Persyaratan PWHT ASME

Industri tenaga dan proses menghadapi masalah yang terkait dengan variasi antara kode dalam hal persyaratan PWHT untuk boiler. Sementara beberapa perbedaan ini dapat dibenarkan, yang lain tampaknya kurang penting dari sudut pandang teknis.

Kode fabrikasi saat ini biasanya mengecualikan struktur tertentu dari PWHT karena ketangguhan fraktur Charpy pada suhu layanan minimumnya; namun, kriteria ini sering kali bersifat subyektif dan tidak jelas.

Apa itu PWHT?

Post Weld Heat Treatment (PWHT) pada komponen baja merupakan langkah penting dalam proses pengelasan, yang melibatkan pemanasan pada suhu tinggi untuk waktu yang lama guna memperbaiki distorsi termal, melemahkan kekuatan dan ketangguhan logam, yang dapat membuat peralatan bejana tekan lebih rentan terhadap kegagalan. Tujuan utama PWHT adalah memulihkan sifat-sifat ini untuk mengembalikan kekuatan pada kekuatan tarik dan luluh material.

Standar fabrikasi saat ini untuk bejana tekan dan perpipaan, seperti ASME Section VIII dan ASME B31.3, mengamanatkan PWHT untuk pengelasan yang melebihi ambang batas ketebalan yang ditentukan. Persyaratan ketebalan batas ini biasanya mempertimbangkan sifat uji Charpy material serta kondisi layanan yang diinginkan saat menetapkan persyaratan ketebalannya - namun pendekatan ini dikenal terlalu konservatif, yang mengarah ke nilai anomali di berbagai kode untuk persyaratan PWHT.

Sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 1, berbagai pengecualian dari PWHT disediakan oleh kode-kode ini, sehingga peluang rasionalisasi yang tersedia dalam setiap kode menjadi lebih mudah dicapai. Namun, akan sulit untuk menyamakan spesifikasi industri petrokimia dengan spesifikasi sektor pembangkit listrik; sehingga sangat penting untuk mengenali perbedaannya dan melakukan kualifikasi prosedur pengelasan pada setiap pengelasan sesuai spesifikasi dan memastikan kesesuaiannya.

Mengapa PWHT diperlukan?

PWHT sangat penting karena proses pengelasan konvensional menghasilkan tegangan sisa yang signifikan yang dapat mencapai atau melampaui kekuatan luluh dari logam induk atau material las. Perlakuan panas pascapanen berfungsi untuk mengurangi tegangan sisa ini sekaligus melunakkan struktur mikro logam las, sehingga mengurangi risiko keretakan yang dibantu oleh lingkungan.

Namun, memanaskan dan mendinginkan struktur baja besar merupakan upaya yang mahal, terutama jika diperlukan beberapa siklus selama siklus hidup peralatan bertekanan. Selain itu, proses ini dapat menyebabkan distorsi pada peralatan yang membahayakan akurasi dimensi dan integritas strukturalnya.

Pengguna yang ingin mengurangi biaya secara alami ingin meminimalkan waktu peralatan mereka terpapar pada proses PWHT, menjadikan material komposit sebagai pilihan alternatif yang layak. Oleh karena itu, spesialis perbaikan peralatan bertekanan harus memahami solusi potensial ini untuk perawatan PWHT.

Tinjauan persyaratan pengecualian PWHT dalam berbagai kode, seperti untuk bejana tekan dan perpipaan (Tabel 1) serta standar struktural umum seperti PD 5500 [22] dan EEMUA 158 [23], telah menunjukkan perbedaan yang cukup besar di antara mereka. Perbedaan tersebut terutama berasal dari perbedaan kriteria tegangan desain, persyaratan ketangguhan Charpy yang melekat, dan ukuran cacat yang diizinkan yang bervariasi di antara mereka.

Rentang Suhu PWHT

Industri petrokimia dan listrik masing-masing memiliki persyaratan unik untuk perlakuan panas pasca las, sebagian karena berbagai kode yang digunakan; tetapi yang lebih penting adalah bagaimana setiap kode memperlakukan material yang terlibat.

PWHT (Post Weld Heat Treatment) melibatkan pemanasan lasan hingga suhu di bawah suhu transformasi kritis yang lebih rendah dan menahannya di sana untuk jangka waktu tertentu, untuk mengurangi tekanan logam dan meningkatkan ketangguhan. Temperatur PWHT berbeda antara kode industri petrokimia dan industri listrik; mereka yang berada di dalam kode industri petrokimia biasanya memiliki batas yang lebih tinggi untuk temperatur perlakuan.

Dengan demikian, mungkin terdapat perbedaan yang signifikan dalam persyaratan PWHT di berbagai bagian kode, yang mengarah pada ketidakkonsistenan dalam persyaratan PWHT dan menciptakan risiko keselamatan saat memanaskan hingga suhu PWHT yang mengakibatkan distorsi komponen yang kemudian kesulitan untuk menopang beratnya sendiri saat dipanaskan hingga suhu PWHT yang diperlukan. Untuk mencegah potensi komplikasi yang timbul selama operasi PWHT, penyangga yang disesuaikan dengan masing-masing komponen harus ditempatkan secara strategis di seluruh struktur sebelum PWHT dimulai untuk mengurangi potensi bahaya tersebut.

Pengujian EPRI (Ref. 1) dan penelitian oleh Lundin dan Khan (Ref. 6) menunjukkan bahwa suhu kritis yang lebih rendah yang digunakan oleh B31.1 Code for Power Piping sebesar 1100degF mungkin terlalu rendah; sebagai gantinya, para peneliti ini menemukan bahwa menggunakan 1200degF sebagai PWHT akan menghasilkan perubahan yang lebih cepat pada properti, dengan peningkatan ketangguhan dan penurunan kekerasan pada HAZ las.

Pengecualian PWHT

Beberapa bagian Kode mengecualikan ketebalan tertentu dari pengelasan baja kromium-molibdenum P-4 dan P-5A dari perlakuan panas pascalasan (PWHT) wajib, meskipun aturannya bervariasi dari satu Kode ke Kode lainnya dan bergantung pada ketebalannya; ASME BP&V Bagian VIII mengizinkan pengelasan yang lebih tebal dari 5/8 untuk menghindari PWHT; kode lain menggunakan kriteria lain, termasuk kemampuan las atau kemampuan pengelasan untuk menahan serapan hidrogen sebagai indikator pengecualian.

Kemampuan las sering kali digunakan sebagai satu-satunya penentu apakah suatu material memerlukan perlakuan PWHT. Secara khusus, dampaknya dalam hal pengelasan komponen tanpa menimbulkan cacat selama atau segera setelah pengelasan (kemampuan las) sangat penting. Selain itu, aspek ini juga memainkan peran penting saat merancang pengelasan dan pengelasan layanan nuklir.

Kemampuan las mengacu pada kemampuan struktur atau lasan yang dilas untuk menahan konsentrasi tegangan yang disebabkan oleh tegangan sisa dari tegangan sisa proses pengelasan dan/atau geometri lasannya. Untuk meminimalkan risiko retak tertunda akibat hidrogen, pemanggangan pascapanen yang tepat dapat mencakup pemanasan dengan hambatan listrik atau mengusir hidrogen yang terperangkap dengan gas inert seperti nitrogen. Mempertimbangkan pertimbangan-pertimbangan ini, tampaknya akan lebih bijaksana untuk melonggarkan persyaratan Kode saat ini sehingga dapat secara signifikan mengurangi PWHT yang dilakukan untuk bahan pipa nuklir.