Kode Perlakuan Panas Pasca Las (PWHT)

Kode desain saat ini untuk perpipaan dan bejana tekan menetapkan bahwa PWHT mungkin diperlukan jika ketebalan material melebihi ambang batas yang ditetapkan, biasanya ditentukan dengan mengukur energi Charpy. Beberapa baja karbon dan baja paduan rendah memenuhi syarat untuk pengecualian jika siklus pemanasan awal yang tepat digunakan.

Pengelasan ketebalan pada pipa baja telah melalui penilaian oleh Mohr yang mengindikasikan bahwa pengelasan tersebut mungkin tidak memerlukan perawatan PWHT.

Apa itu ASME PWHT?

Post weld heat treatment (PWHT) adalah teknik yang semakin populer untuk mengurangi tegangan sisa pengelasan pada bejana tekan dan peralatan perpipaan, yang sering kali ditentukan dalam kode sesuai kebutuhan untuk pengelasan baja karbon dengan ambang batas ketebalan di atas ambang batas ketebalan tertentu guna mengurangi kecenderungan inisiasi retak dan patah getas. Sayangnya, melakukan PWHT pada komponen besar terkadang tidak praktis atau mahal karena lokasi yang terpencil atau berat komponen yang besar, sehingga konfigurasi PWHT spot atau bulls eye dapat digunakan sebagai gantinya.

Konfigurasi ini biasanya menggunakan pita kontrol rendam, pemanasan, dan gradien yang berukuran dan diposisikan untuk mencegah distorsi, retak pada lasan yang berdekatan, dan tegangan sisa yang parah. Sayangnya, karena kompleksitas desain ini, memprediksi secara akurat respons termal-mekanisnya membuat rekayasa mereka sangat menantang. Teknik simulasi komputasi canggih yang digunakan dalam investigasi ini memberikan analis cara untuk memastikan bahwa setiap konfigurasi PWHT lokal yang diterapkan setelah perbaikan peralatan tidak akan menyebabkan kerusakan tambahan yang mahal seperti distorsi dan keretakan yang memperpanjang waktu henti peralatan.

Kode desain saat ini untuk bejana tekan dan perpipaan biasanya mengamanatkan PWHT ketika ketebalan pengelasan melebihi jumlah yang ditentukan oleh sifat uji impak Charpy material, namun persyaratan bervariasi dari satu kode ke kode lainnya dengan perbedaan yang signifikan antara batas ketebalan yang ditentukan dalam berbagai kode. Investigasi kami mengungkapkan bahwa mengambil pendekatan yang mirip dengan yang digunakan oleh PD5500 dapat membantu mengatasi beberapa spesifikasi yang berbeda ini.

Apa yang dimaksud dengan Ambang Batas Ketebalan PWHT ASME?

Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, meskipun kode perpipaan dan bejana tekan biasanya mensyaratkan PWHT hingga 19 mm untuk baja C-Mn, standar rekayasa struktur umum seperti BS 5400 untuk jembatan atau 2633 [25] untuk bangunan dapat menetapkan ambang batas pengecualian yang lebih rendah dari persyaratan pembebasan PWHT. Perbedaan ini kemungkinan besar disebabkan oleh perbedaan komposisi kimiawi baja serta persyaratan ketangguhan retak yang berbeda (seperti diilustrasikan).

Perlakuan panas pasca-pengelasan membantu mengurangi tegangan sisa secara signifikan dengan melunakkan struktur mikro logam las dan logam dasar, sehingga secara signifikan mengurangi tegangan sisa pada lasan, meningkatkan kekuatan dan ketangguhannya, dan menurunkan risiko retak akibat lingkungan.

PWHT juga dapat mengurangi distorsi termal, yang mahal untuk peralatan bertekanan dan memperpanjang waktu henti perbaikan yang diperlukan untuk memulihkan kemampuan servis. Mencapai PWHT yang tepat dengan mencapai keseimbangan ideal antara pemanasan awal dan laju pendinginan adalah kunci keberhasilannya.

Dengan menggunakan simulasi FEA non-linear yang canggih, konfigurasi PWHT yang optimal untuk perbaikan peralatan bertekanan dapat ditentukan. Dengan mensimulasikan reaksi termal-mekanis pengelasan sebagai respons terhadap berbagai kondisi pemanasan awal dan pendinginan, metode ini mengidentifikasi pengaturan PWHT lokal yang optimal yang meminimalkan distorsi serta tegangan sisa.

Apa yang dimaksud dengan Ambang Batas Pemanasan Awal PWHT ASME?

Kode desain saat ini untuk peralatan tekanan dan perpipaan menetapkan bahwa PWHT hanya boleh dilakukan jika ketebalan las melebihi batas tertentu, biasanya ditentukan oleh sifat uji Charpy material atau persyaratan suhu layanan minimum. Pendekatan ketebalan pembatas ini telah lama digunakan oleh industri, sebagaimana dibuktikan dengan keberhasilannya dalam melindungi peralatan dari fraktur getas.

Tetapi penggunaan PWHT mengkonsumsi energi yang signifikan dan berkontribusi terhadap emisi gas rumah kaca dan masalah lingkungan lainnya, menambah biaya tambahan yang terkait dengan pengoperasian dan pemeliharaannya. Selain itu, beberapa siklus PWHT mungkin diperlukan selama masa pakai peralatan - menambah biaya lebih lanjut yang terkait dengan pemeliharaan dan pengelolaannya.

Oleh karena itu, ada banyak antusiasme seputar upaya untuk mengurangi kebutuhan akan PWHT dengan menciptakan sifat material yang lebih memaafkan. Hal ini akan memungkinkan peralatan yang menggunakan baja karbon yang lebih kuat sekaligus mengurangi penggunaan energi dan risiko yang terkait dengan proses perengkahan yang dibantu oleh lingkungan.

Berbagai pendekatan telah dirancang untuk mencapai tujuan ini, seperti menggunakan temperatur pemanasan awal dan pengelasan multi-lintasan. Pada tahun 2014, kode ASME B31.3 "Power Piping" telah diamandemen dengan tabel pengecualian dari PWHT wajib untuk pengelasan pada baja karbon yang sesuai dengan kelompok material P-No 1; di bawah pengecualian ini, CS> 25mm (1 inci) tebal harus menerima pemanasan awal 95 derajat Celcius (200 derajat Celcius) sebelum pengelasan dengan pengelasan multi-lintasan digunakan.

Apa yang dimaksud dengan Pengecualian Ketebalan PWHT ASME?

Kode fabrikasi saat ini untuk bejana tekan dan perpipaan biasanya menetapkan bahwa PWHT mungkin diperlukan jika ketebalan las melebihi nilai yang diberikan, dengan batas ini biasanya ditentukan dengan menggunakan sifat uji Charpy material. Namun, persyaratan bervariasi di antara kode; beberapa bisa lebih konservatif daripada yang lain.

ASME B31.3 (2014) sekarang mengizinkan pengecualian dari PWHT wajib untuk material baja karbon dari kelompok material P1 dengan suhu pemanasan awal 95C yang diterapkan sebelum pengelasan, yang mewakili pergeseran penting dalam praktik teknik yang baik. Ketentuan baru ini mewakili perubahan substansial dalam praktik rekayasa yang baik.

PWHT adalah proses yang boros energi dengan implikasi lingkungan yang signifikan, termasuk emisi gas rumah kaca. Selain itu, beberapa siklus PWHT selama masa pakai peralatan dapat menyebabkan lengkungan atau distorsi yang memerlukan perbaikan ekstensif; perbaikan komposit menawarkan alternatif selain PWHT untuk memperbaiki komponen peralatan bertekanan yang rusak.

Perbaikan komposit menawarkan beberapa keunggulan lingkungan dibandingkan perbaikan logam. Tidak hanya dapat meningkatkan integritas struktural dan mengurangi risiko kebocoran, tetapi berkat penggabungan material berkinerja tinggi, reparasi komposit merupakan reparasi yang sangat tahan lama yang tahan terhadap efek terkait usia seperti kelelahan. Dengan demikian, mereka membantu memastikan pengoperasian peralatan yang aman lama setelah pekerjaan PWHT asli selesai.