ASME B31 3 megszüntetett PWHT követelmények

Az ASME B31.3 Code for Process Piping Code 2014-es kiadása megszüntette a PWHT követelményeit a szénacél hegesztési anyagokra vonatkozóan, feltéve, hogy többmenetes hegesztési technikákat és legalább 95oC (200oF) hőmérsékletet alkalmaztak, ahogyan azt törésmechanikai vizsgálatok és elemzések alapján megállapították. Ezek a változások a törésmechanikai elemzések eredményeit tükrözik.

Előmelegítési hőmérséklet

Az előmelegítési hőmérséklet a repedés sikeres ellenőrzésének kulcsa, és elegendőnek kell lennie az oxidáció elkerülésére, a lehűlés késleltetésére és a hegesztett fém megfelelő szívósságának biztosítására. Ennek beállítására különböző megközelítések léteznek a hegesztési szabályzat és a szelvényvastagság követelményeitől függően.

A hegesztési előírások gyakran tartalmaznak előmelegítési hőmérsékleti előírásokat a hegesztési eljárásra vonatkozó előírások (WPS) dokumentumban, ezért nagyon fontos, hogy ezeket az irányelveket betartsák. Az előmelegítési hőmérsékletet közvetlenül a hegesztési varrat körül és lehetőség szerint annak vastagságán keresztül kell mérni. Az előmelegítés történhet gázégőkkel, oxigéngázlánggal, elektromos takarókkal vagy elektronikus indukciós fűtési módszerekkel, és az egyenletes eredmény biztosítása érdekében gondosan kell kezelni.

Az előmelegítés hőmérsékletének ellenőrzésére olyan hőmérséklet-jelző krétákat kell használni, mint a Tempilstik, és termoelemekkel vagy kontakt hőmérőkkel kell ellenőrizni, hogy az előmelegítés a kívánt módon történt-e. Az előmelegítési módszer kiválasztásakor figyelembe kell venni a fűtőberendezés méretét és elérhetőségét is. A nagy sorozatban gyártott hegesztési munkákhoz gyakran szükség van fűtőfáklyák vagy elektromos szalagmelegítők sorára, amit szintén figyelembe kell venni. A kisebb hegesztési tételek előmelegítése kemencével vagy ellenállásfűtő rendszerekkel történhet. Az előmelegítési hőmérsékletet folyamatosan ellenőrizni kell a hegesztési folyamat során, és meg kell határozni a munkafolyamat specifikációs dokumentumában, hogy minimalizálni lehessen a repedések kialakulását mind a hőhatás által érintett zónában, mind az alapanyagban. Ennek érdekében állítsa alacsonyabbra, mint a minimális áthaladási hőmérsékletet, hogy minimalizálja a szomszédos anyagokra gyakorolt repedéshatásokat.

PWHT hőmérséklet

Számos szabályzat és szabvány előírja a hegesztés utáni hőkezelést (PWHT) bizonyos hegesztési szerkezetek, például acélcső körvarratok esetében. A PWHT segít csökkenteni a húzó maradó feszültségeket a hegesztési területen, edzi a mikroszerkezetet, javítja a képlékenységet és a folyáshatárt, valamint javítja a képlékenységet és a folyáshatárt. A követelmények az anyagtípus és a vastagság alapján változnak - a szén-mangán acéloknál jellemzően magasabb PWHT-hőmérsékleteket alkalmaznak, mint az alacsonyabb szén-dioxid-tartalmú hegesztési anyagoknál.

A PWHT a csőrendszer gyártásának szerves lépése, de a kivitelezése költséges és időigényes lehet. A PWHT-vel kapcsolatos költségek minimalizálása érdekében a hőmérséklet-beállítások optimalizálása kulcsfontosságú - ez magában foglalja a megfelelő fűtési/hűtési sebességek kiválasztását, valamint a PWHT-hez megfelelő berendezések és létesítmények használatát.

A nyomástartó edény- és csővezeték-iparban a jelenlegi tervezési szabályok előírják a PWHT hegesztések alkalmazását, ha azok vastagsága meghalad egy meghatározott küszöbértéket, amelyet az alapfémek Charpy-féle energiaelnyelési vizsgálati tulajdonságai, valamint az üzemi hőmérsékleti követelmények alapján határoznak meg. Ez a gyakorlat évtizedek óta elterjedt, és mind gazdasági, mind műszaki szempontból indokolt.

Számos érv szól a PWHT-hőmérséklet csökkentése mellett, és ebben az írásban megvizsgáljuk ezeket az érveket, és bemutatjuk, hogy miért hibásak. Ezt a fehér könyvet a B31.1 és B31.3 szabályzati szakaszok módosítására irányuló kezdeményezés részeként nyújtjuk be, de hasonlóan felhasználható más kazán- és nyomástartó edényszabályzati szakaszok esetében is.

PWHT idő

Az ASME B31.3 a technológiai csőrendszerek tervezéséhez, gyártásához, összeszereléséhez és szereléséhez nyújt iránymutatást. A különböző érintett felek - köztük a tervezők, a tulajdonosok ellenőrei, a gyártók, a szerelők és az alkatrészgyártók - számára nyújt útmutatást ebben a folyamatban. Ezen túlmenően ez a szabvány többek között olyan témákat tárgyal, mint az anyagválasztás, a megengedett feszültséghatárok és a vizsgálati követelmények.

A hegesztési folyamat részeként a hegesztési területen olyan maradó feszültségek keletkeznek, amelyek megközelíthetik a hegesztési anyag folyáshatárát, növelve a környezeti hatások által támogatott repedés (EAC) esélyét. A PWHT csökkenti ezeket a maradó feszültségeket, hogy segítsen elkerülni az EAC-t a hegesztett acélszerkezetekben.

A PWHT-idő a sikeres hegesztési hőkezelések szerves részét képezi. Minél hosszabb ideig tart a PWHT, annál jobbak az eredmények; továbbá a magasabb hőmérséklet alkalmazása növeli a PWHT hatékonyságát.

Az EPRI javítási és cserealkalmazási központja nemrégiben ajánlást adott ki arra vonatkozóan, hogy a PWHT hőmérsékletre vonatkozó követelményeket csökkentsék a B31.1 és B31.3 kódrészekben annak érdekében, hogy jobban igazodjanak más kódrészek követelményeihez. Ez a dokumentum megvizsgálja, hogy miért van szükség ilyen változtatásokra és azok lehetséges előnyeire, valamint felvázolja azokat a módszereket, amelyekkel ez a változtatás a bizottságban keresztülvihető. Phil Flenner a Flenner Engineering Services Kalamazoo Michigan-i mérnöki irodától, hogy segített keresztülvinni ezeket a változtatásokat.

PWHT Vastagság

A technológiai csővezetékek gyártását, összeszerelését, felállítását, vizsgálatát, ellenőrzését és tesztelését szabályozó szabályzatok különféle PWHT-követelményeket tartalmaznak, amelyek a kisebb eltérések és a potenciális biztonsági aggályok tekintetében jelentősen különböznek. A jelentős eltérések veszélyeztethetik a projekt azon képességét, hogy megfeleljen az üzemi feltételeknek, valamint a költség- és teljesítménycéloknak; az egyes szabályzatokban szereplő előírások általában az anyagspecifikációktól, valamint a hegesztési paraméterektől, továbbá a szerkezetben valószínűsíthető meghibásodási mechanizmusoktól függenek.

A szénacélok PWHT-ját számos szabvány és szabályzat írja elő, például a BS 1113 [22], BS 2633 [24], PD 5500 [25] és Pr EN 13445 [27]. A közelmúltban a B31.3 szabályzat kiegészült a 331.1. táblázattal, amely bizonyos P No 1 szénacélokat mentesített a kötelező hegesztés utáni hőkezelés követelményei alól, feltéve, hogy 95degC előmelegítési hőmérsékletet alkalmaznak, és a gyártás során többmenetes hegesztési technikát alkalmaznak.

Tomerlin és munkatársai nemrégiben végeztek egy tanulmányt, amely kimutatta, hogy a jó minőségű hegesztett kötések esetében a PWHT gyakran szükségtelen, még a vastagabb falú csövek esetében is. A szerkezetek tervezése, gyártása, felállítása és üzemeltetése során gondosan kell eljárni, mivel a maximális kockázatcsökkentés és a tartóssági ellenállás érdekében megfelelő PWHT-hőmérsékletet kell választani. Az optimális hőmérséklet elérése minimalizálja az anyagtulajdonságok romlásának kockázatát és a szívósság vagy szilárdság, valamint a fáradásállósági problémák csökkenését.