ASME B31 3 a éliminé les exigences de PWHT

L'édition 2014 de la norme ASME B31.3 Code for Process Piping a supprimé les exigences de PWHT pour les matériaux soudés en acier au carbone, à condition que des techniques de soudage en plusieurs passes et des températures d'au moins 95oC (200oF) aient été utilisées, comme déterminé par des essais et des analyses de mécanique de la rupture. Ces modifications reflètent les résultats des analyses de la mécanique de la rupture.

Température de préchauffage

La température de préchauffage est la clé de voûte du contrôle de la fissuration et doit être suffisante pour éviter l'oxydation, retarder le refroidissement et assurer une ténacité adéquate du métal soudé. Il existe différentes approches pour la régler, en fonction du code de soudage et des exigences en matière d'épaisseur de la section.

Les codes de soudage précisent souvent les spécifications de la température de préchauffage dans leur document sur les spécifications de la procédure de soudage (WPS), il est donc essentiel de respecter ces directives. La température de préchauffage doit être mesurée directement autour d'un joint de soudure et dans son épaisseur si possible. Le préchauffage peut être effectué à l'aide de brûleurs à gaz, de flammes oxygaz, de couvertures électriques ou de méthodes électroniques de chauffage par induction et doit être géré avec soin pour garantir des résultats uniformes.

Des crayons indicateurs de température comme le Tempilstik doivent être utilisés pour surveiller les températures de préchauffage, avec une vérification à l'aide de thermocouples ou de thermomètres de contact pour s'assurer que le préchauffage s'est déroulé comme prévu. Lors du choix d'une méthode de préchauffage, il faut également tenir compte de la taille et de la disponibilité de l'équipement de chauffage. Les soudures de grande production nécessitent souvent des bancs de chalumeaux chauffants ou des bandes chauffantes électriques, ce qui doit également être pris en compte. Les petites pièces soudées peuvent être chauffées à l'aide d'un four ou de systèmes de chauffage par résistance. La température de préchauffage doit être surveillée en permanence tout au long de la séquence de soudage et spécifiée dans votre document de spécification du processus de travail afin de minimiser les fissures dans la zone affectée thermiquement et dans le matériau de base. Pour ce faire, la température de préchauffage doit être inférieure à la température minimale d'interpassage afin de minimiser les effets de fissuration sur les matériaux adjacents.

Température PWHT

De nombreux codes et normes imposent un traitement thermique post-soudure (TPCS) pour des structures de soudure spécifiques, telles que les soudures de ceinture des tuyaux en acier. Le traitement thermique post-soudure permet de réduire les contraintes résiduelles de traction dans la zone de soudure, de tempérer la microstructure, d'améliorer la ductilité et la limite d'élasticité ainsi que d'améliorer la ductilité et la limite d'élasticité. Les exigences varient en fonction du type et de l'épaisseur du matériau, les aciers au carbone et au manganèse ayant généralement des températures de PWHT plus élevées que les matériaux de soudure à faible teneur en carbone.

Le PWHT fait partie intégrante de la fabrication d'un système de tuyauterie, mais sa réalisation peut être à la fois coûteuse et longue. Pour minimiser les coûts associés au PWHT, il est essentiel d'optimiser les réglages de température, notamment en sélectionnant les taux de chauffage/refroidissement appropriés et en utilisant l'équipement et les installations adéquats pour le PWHT.

Les codes de conception en vigueur dans les industries des appareils à pression et des tuyauteries imposent des soudures PWHT lorsque leur épaisseur dépasse un certain seuil, déterminé sur la base des propriétés d'absorption d'énergie Charpy des métaux de base et des exigences en matière de température de service. Cette pratique prévaut depuis des décennies et peut être justifiée d'un point de vue économique et technique.

Plusieurs arguments plaident en faveur de l'abaissement de la température du PWHT. Dans ce document, nous examinerons ces arguments et démontrerons pourquoi ils sont erronés. Ce livre blanc sera soumis dans le cadre d'une initiative visant à modifier les sections des codes B31.1 et B31.3 ; toutefois, il pourrait être utilisé de la même manière avec d'autres sections du code des chaudières et appareils à pression.

Durée du PWHT

La norme ASME B31.3 fournit des lignes directrices pour la conception, la fabrication, l'assemblage et le montage des systèmes de tuyauterie industrielle. Elle sert à guider les différentes parties concernées - concepteurs, inspecteurs du propriétaire, fabricants, monteurs et fabricants de composants - dans ce processus. En outre, cette norme couvre des sujets tels que la sélection des matériaux, les limites de contrainte admissibles et les exigences en matière d'examen, entre autres.

Dans le cadre du processus de soudage, des contraintes résiduelles sont créées dans la zone de soudure et peuvent approcher la limite d'élasticité du matériau soudé, augmentant ainsi les risques de fissuration assistée par l'environnement (FCA). Le PWHT réduit ces contraintes résiduelles afin d'éviter la fissuration assistée par l'environnement dans les structures en acier soudées.

La durée du PWHT fait partie intégrante de la réussite des traitements thermiques des soudures. Plus les traitements thermiques sont longs, meilleurs sont les résultats ; en outre, l'utilisation de températures plus élevées augmente l'efficacité des traitements thermiques.

Le Centre d'applications pour la réparation et le remplacement de l'EPRI a récemment émis une recommandation visant à réduire les exigences en matière de température de PWHT dans les sections B31.1 et B31.3 du code, afin de les aligner plus étroitement sur les exigences d'autres sections du code. Cet article examine les raisons pour lesquelles de tels changements sont nécessaires et leurs avantages éventuels, et présente les méthodes permettant de faire passer ce changement en commission. Nous remercions Phil Flenner, de Flenner Engineering Services Kalamazoo Michigan, d'avoir contribué à faire adopter ces modifications.

PWHT Épaisseur

Les codes qui régissent la fabrication, l'assemblage, l'érection, l'examen, l'inspection et l'essai des tuyauteries de process contiennent diverses exigences en matière de PWHT qui varient considérablement en termes de variations mineures et de problèmes de sécurité potentiels. Des écarts importants peuvent compromettre la capacité d'un projet à répondre aux conditions de service ainsi qu'aux objectifs de coût et de performance ; les spécifications de chaque code tendent à dépendre des spécifications des matériaux, des paramètres de soudage et de tout mécanisme de défaillance probable dans la structure.

Le traitement thermique post-soudure pour les aciers au carbone a été stipulé dans plusieurs normes et codes, tels que BS 1113 [22], BS 2633 [24], PD 5500 [25] et Pr EN 13445 [27]. Récemment, le code B31.3 a ajouté le tableau 331.1 qui exempte certains aciers au carbone P No 1 des exigences obligatoires en matière de traitement thermique après soudage, à condition que des températures de préchauffage de 95 degrés Celsius soient utilisées et que des techniques de soudage multipasse soient employées pendant la fabrication.

Tomerlin et al ont mené une étude récente qui a démontré que pour les joints soudés de haute qualité, le PWHT n'est souvent pas nécessaire, même pour les tuyaux à parois plus épaisses. Des précautions doivent être prises lors de la conception, de la fabrication, de l'érection et de l'exploitation des structures, car il convient de sélectionner les températures appropriées pour la réduction maximale des risques et la résistance à l'usure. L'obtention de températures optimales minimisera tout risque de dégradation des propriétés du matériau et de sa ténacité ou de sa résistance, ainsi que les problèmes de résistance à la fatigue.