ASME B31.3 Persyaratan Perlakuan Panas Pasca Las Untuk Pipa Baja Karbon

Sejak ASME B31.3 edisi 2014, pipa baja karbon tebal telah dikecualikan dari persyaratan post weld heat treatment (PWHT) dengan hanya pengelasan multi-pass yang diperlukan dan tidak perlu pemanasan awal. Ada kekhawatiran yang muncul bahwa pengecualian tersebut mungkin tidak aman.

Makalah ini, yang disponsori oleh EPRI dan ditulis oleh anggota tim RRAC, dimaksudkan untuk mendukung perubahan pada persyaratan suhu PWHT minimum kode B31.1 dan B31.3 serta perubahan serupa di tempat lain dalam kode.

Suhu Pemanasan Awal Minimum

Persyaratan suhu pemanasan awal minimum ASME B31.3 berbeda secara signifikan di seluruh kode dan standar, yang mungkin mencerminkan kondisi layanan yang berbeda yang ditangani oleh setiap standar atau kode. Kekhawatiran nyata muncul ketika persyaratan dari satu kode atau standar tampak berlebihan dari perspektif teknis - contohnya adalah persyaratan perlakuan panas pasca las (PWHT) untuk material baja karbon.

Persyaratan suhu PWHT yang ditetapkan oleh kode mendekati suhu kritis yang lebih rendah untuk baja karbon, yang berpotensi menyebabkan retak ulang pada zona las dan melemahkan kekuatannya secara signifikan. Namun demikian, penelitian telah mengungkapkan bahwa kekerasan dan ketangguhan lasan P No 4 masih dapat dipertahankan setelah PWHT pada suhu yang lebih rendah dari yang ditentukan oleh persyaratan kode saat ini.

Meskipun mungkin ada kekhawatiran, ada dukungan kuat untuk mempertahankan persyaratan pemanasan awal dan PWHT saat ini untuk P No 4. Sebuah studi yang disponsori oleh EPRI menemukan bahwa PWHT dapat dilakukan pada suhu yang lebih rendah daripada yang saat ini disyaratkan dalam kode B31.1 dan B31.3 sambil tetap menghasilkan sifat material yang dapat diterima - memberikan lebih banyak fleksibilitas desain, lebih banyak margin keamanan untuk sambungan material yang berbeda, dan menghilangkan retak pada daerah pengelasan pada material P No 4 yang rentan.

Suhu Pemanasan Awal Maksimum

ASME B31.3 mensyaratkan bahwa material harus memenuhi suhu pemanasan awal minimum di mana perlakuan panas pasca las (PWHT) dapat dimulai. PWHT adalah proses terkontrol di mana pengelasan dipanaskan di bawah suhu transformasi kritis yang lebih rendah untuk jangka waktu tertentu untuk mengurangi tegangan sisa dan perubahan mikrostruktur yang disebabkan oleh pengelasan; selain itu, hal ini dapat membantu meningkatkan kekerasan dengan meningkatkan proses pengerasan selama perawatan PWHT.

ASME B31.3 edisi 2014 memperkenalkan beberapa revisi signifikan pada persyaratan PWHT untuk proses perpipaan, khususnya pengelasan baja karbon yang memenuhi persyaratan ASME Section VIII Div 1 yang sebelumnya membutuhkan postweld annealing (PWA).

Perubahan ini diimplementasikan menyusul permintaan dari RRAC, yang menyoroti bagaimana suhu PWHT ASME B31.1 dan B31.3 mendekati suhu transformasi kritis materialnya yang lebih rendah sehingga mengakibatkan hilangnya kapasitas pengerasan yang tidak perlu akibat pemanasan berlebih. Untuk mengatasi masalah ini, laporan tersebut merekomendasikan untuk mengubah persyaratan PWHT antara 1200-1300 derajat F. Selain itu, 150 derajat harus ditetapkan sebagai maksimum di atas PWHT, lebih sesuai dengan persyaratan BS 2633.

Waktu Penahanan Minimum

Perlakuan Panas Pasca Las pada Pipa Baja Karbon dengan Post Weld Heat Treatment (PWHT). Hal ini dimaksudkan untuk menghindari keretakan yang dibantu oleh lingkungan pada sambungan pipa baja karbon dan juga untuk mengurangi tegangan sisa yang dihasilkan oleh pengelasan sekaligus meningkatkan ketangguhan logam las. Selain itu, PWHT membantu mengurangi degradasi lingkungan dan melindungi dari korosi.

Persyaratan PWHT bervariasi menurut kode dan kelompok material. Misalnya, B31.3 menetapkan waktu penahanan minimum 15 menit untuk baja paduan rendah dan 20 menit untuk baja 2.25%Cr-1%Mo masing-masing berdasarkan tingkat karbon maksimum dan ketebalan las yang diizinkan dalam setiap kelompok; persyaratan waktu penahanan minimum ini berlaku sama untuk pengelasan satu lintasan maupun multi lintasan.

PWHT mungkin tidak selalu diperlukan; misalnya, dalam kasus bejana baja yang dilas seperti tangki penyimpanan minyak. Meskipun dirancang untuk menahan tekanan hingga 5.000 psi, risiko kegagalan getas tetap ada karena gradien suhu yang ekstrem dan tekanan pada sambungan las.

Proses PWHT bisa jadi mahal dan merepotkan; karena alasan ini, beberapa yurisdiksi memberikan pengecualian untuk perpipaan baja karbon. Selain itu, persyaratan seri kode B31.3 bertujuan untuk mencapai keseimbangan yang efisien antara keselamatan dan efisiensi dalam hal persyaratan PWHT.

Waktu Penahanan Maksimum

ASME B31.3 adalah Standar Nasional Amerika yang mencakup persyaratan untuk perpipaan yang digunakan di kilang minyak bumi; kimia, farmasi, hidrogen, tekstil, pabrik kertas dan bubur kertas, reaktor nuklir, pabrik semikonduktor, serta fasilitas pembangkit tenaga listrik; stasiun kompresor gas alam, serta pembangkit tenaga listrik. Buku ini membahas bahan dan komponen untuk desain fabrikasi perakitan pengujian inspeksi pemasangan pipa.

Seperti halnya pada pengelasan, suhu pemanasan awal harus disesuaikan berdasarkan ketebalan setiap pengelasan. Lasan tipis mungkin memerlukan suhu pemanasan awal yang lebih rendah daripada lasan yang lebih tebal untuk lasan masing-masing; namun, waktu yang diperlukan untuk setiap tahap tetap konstan.

Sebelum direvisi, batas ketebalan las PWHT wajib ditetapkan berdasarkan praktik dan pengalaman teknik yang baik. Karena mekanika fraktur telah berkembang sejak implementasi awal, batas-batas ini dibuat sesuai dengan praktik dan pengalaman teknik yang baik; batas-batas ini telah direvisi dengan mempertimbangkan kurva pengecualian berbasis ketangguhan yang dihitung yang membutuhkan persyaratan ketebalan dinding minimum yang lebih tinggi pada baja karbon dibandingkan dengan batas-batas sebelumnya.

Pengelasan PWHT dalam banyak kasus sekarang membutuhkan 19mm sebagai ketebalan las maksimum - jauh lebih rendah daripada kode struktural umum seperti BS 5400 untuk jembatan) atau kode khusus lainnya seperti ASME B31.1 yang mengatur bejana tekan, perpipaan listrik, dan API 650 yang mengatur konstruksi tangki penyimpanan besar.