Persyaratan PWHT untuk Peralatan dan Pipa Bertekanan

Perlakuan panas pasca las (PWHT) sering kali diperlukan untuk peralatan bertekanan dan pipa di pembangkit listrik, kilang minyak, dan industri petrokimia. PWHT membantu mengurangi tegangan sisa yang dihasilkan dari pengelasan sekaligus meningkatkan sifat mekanis baja yang dilas.

Standar fabrikasi berbeda dalam persyaratan PWHT-nya; artikel ini membandingkan dan membedakannya dengan menggunakan pendekatan mekanika fraktur, untuk membandingkan dan membedakan persyaratan ketebalan yang membatasi di mana PWHT harus dilakukan untuk pengelasan dengan kode yang berbeda.

Bejana Tekan

Bejana tekan dapat menjadi perangkat yang sangat berbahaya yang harus dibangun dengan hati-hati untuk menahan tekanan dan tekanan internal tanpa mengorbankan integritas strukturalnya. Bahan yang dipilih harus memenuhi spesifikasi kekuatan dan fabrikasi/kemampuan las/mesin untuk aplikasi tertentu, di antara faktor-faktor lainnya. Kondisi suhu juga harus memengaruhi ketebalan dinding dan persyaratan penguatan, dimensi bejana, termasuk dimensi untuk bukaan seperti nozel, bentuk kepala wadah seperti setengah bola, elips atau bergelang dan dished untuk memenuhi penggunaan bejana, sambil memilih dengan hati-hati untuk meminimalkan ketegangan pada otot kepala atau leher.

Sebagian besar negara mewajibkan semua kapal dengan ukuran dan tekanan tertentu untuk dibangun sesuai dengan kode resmi, seperti ASME Boiler and Pressure Vessel Code di Amerika Serikat atau European Pressure Equipment Directive di Eropa.

Persyaratan umum sebagian besar kode menentukan PWHT untuk material yang lebih tebal dari nilai yang ditentukan; namun, hal ini bervariasi di antara kode-kode tersebut; misalnya, pembebasan baja paduan rendah dari PWHT berbeda antara kode A.S. dan Inggris, begitu pula batas ketebalannya untuk pembebasan dari pengujian PWHT; perbedaan-perbedaan ini juga dapat mencakup persyaratan uji Charpy yang berbeda atau ukuran cacat yang diizinkan.

Perpipaan Tekanan

Pipa bertekanan digunakan untuk mengangkut cairan, gas, dan bubur pada tekanan tinggi. Meskipun penggunaan utamanya terletak pada industri minyak dan gas, pipa bertekanan juga memainkan peran penting dalam industri pembangkit listrik - mengirimkan uap, air, dan cairan lain antara pembangkit listrik untuk memastikan operasi mereka berjalan secara efisien.

Pipa bertekanan dapat menahan tekanan yang cukup besar. Tekanan internalnya berfluktuasi dengan perubahan kondisi operasi, memaksa perancang pipa untuk memperhitungkan berbagai tingkat tekanan dan memerlukan faktor keamanan desain yang lebih tinggi, komponen yang lebih tebal, dan bahan khusus dalam desainnya.

Peringkat flensa dan katup harus ditingkatkan untuk mengakomodasi tingkat tekanan yang lebih tinggi, yang menyebabkan peningkatan biaya. Selain itu, pipa harus memiliki titik penyangga dan pengikat yang memadai karena hal ini meningkatkan beban pada struktur penyangga - sangat penting bahwa struktur ini dapat mengelola beban ini tanpa membahayakan integritas pipa.

Sambungan las pipa bertekanan dapat menghasilkan tegangan sisa tingkat tinggi yang mendekati kekuatan luluh, menciptakan kondisi sambungan las yang tidak aman dan berpotensi membahayakan keselamatan dan lingkungan. PWHT mengurangi tekanan ini ke tingkat yang aman sekaligus meningkatkan integritas pengelasan - ini sangat berguna saat mengangkut bahan kimia berbahaya atau uap berbahaya - membantu mencegah cedera sekaligus mengurangi kerusakan lingkungan.

Struktural Umum

Tergantung pada peralatan dan standar fabrikasi yang terlibat, proyek fabrikasi baja dan logam sering kali membutuhkan persyaratan PWHT wajib sebagai bagian dari pengembangannya, seperti bejana tekan, perpipaan, tangki penyimpanan, bangunan, jembatan, atau struktur lepas pantai. Perlakuan PWHT biasanya diperlukan untuk mengurangi tegangan sisa yang disebabkan oleh pengelasan serta mencegah pengerasan di zona yang terpengaruh panas (HAZ).

PWHT (Post Weld Heat Treatment) adalah proses terkontrol di mana material yang telah dilas dipanaskan kembali dan ditahan pada suhu yang diinginkan untuk jangka waktu tertentu. Operasi kritis ini harus sesuai dengan spesifikasi yang tepat; jika tidak, distorsi, penggetasan temper, atau pelunakan yang berlebihan dapat terjadi akibat suhu pemanasan/penahanan yang salah.

Sebagai salah satu contoh teknologi PWHT, arus kumparan frekuensi tinggi menghasilkan panas yang cukup untuk meningkatkan suhu logam; hal ini dapat dicapai melalui kontrol yang cermat atas jumlah dan panjang kumparan serta peralatan perekam otomatis yang memonitor suhu dalam waktu nyata.

Kode ASME memiliki persyaratan terperinci untuk suhu kehilangan panas basah pipa (PWHT), tergantung pada materialnya, dalam Klausul 331.1.1 dan Tabel 331.1.1. Namun, ketebalan pipa tertentu memiliki pengecualian khusus dalam tabel-tabel ini yang memberikan wawasan lebih lanjut.

Pengecualian

Industri petrokimia dan pengguna pembangkit listrik menunjukkan minat yang sangat besar untuk mendapatkan pengecualian dari PWHT jika memungkinkan, tetapi karena adanya perbedaan antara persyaratan yang digunakan oleh pengguna baja ini (melalui EEMUA dan EGWP - Panel Las Pembangkit Listrik) dan persyaratan kelompok industri lainnya, tidak ada rekonsiliasi yang mudah di antara persyaratan mereka.

Asumsi menunjukkan bahwa kriteria yang digunakan oleh berbagai kode untuk mengecualikan PWHT pada pengelasan kromium-molibdenum (P-4 dan P-5A) yang digunakan dalam layanan nuklir dari PWHT mungkin dikembangkan dengan menggunakan praktik rekayasa historis yang baik daripada perhitungan atau eksperimen desain khusus. Persyaratan saat ini bervariasi di antara Kode dalam hal ketebalan las pembatas minimum dan persyaratan batas diameter pipa - meskipun perbedaan juga dapat muncul karena perbedaan persyaratan ketangguhan di antara Kode atau interpretasi sumber data teknis yang serupa.

Artikel ini membandingkan dan mengkontraskan pengecualian dari PWHT dalam beberapa kode yang ada saat ini, memeriksa kesamaan atau perbedaan dalam hal ketebalan las maksimum untuk kondisi as-welded serta persyaratan ketangguhan (berdasarkan uji Charpy) serta upaya rasionalisasi. Bagian kedua akan mengeksplorasi penilaian mekanika fraktur terhadap persyaratan ketangguhan baja yang menunjukkan bahwa banyak batasan ketebalan dapat ditingkatkan tanpa mengurangi ketangguhan impak secara signifikan, sehingga memberikan ruang untuk liberalisasi lebih lanjut terhadap persyaratan PWHT.