Requisiti ASME PWHT

Gli standard ASME aiutano le aziende a garantire la sicurezza e l'efficacia dei sistemi meccanici. Inoltre, le aiutano a far funzionare le apparecchiature in modo efficiente e affidabile, riducendo i tempi di inattività e garantendo la conformità alle normative.

I requisiti del trattamento termico post-saldatura (PWHT) dipendono dal tipo e dallo spessore del materiale; in generale, le pareti più spesse richiedono il PWHT; tuttavia, possono esserci eccezioni per alcuni materiali.

Temperatura minima

La temperatura minima da applicare durante la PWHT dipende dal tipo di acciaio utilizzato e tipicamente dal suo spessore. Come linea guida generale, la norma BS EN 13445/BSPD 5500 specifica che le saldature fino a 19 mm di spessore devono essere sottoposte a PWHT; tuttavia, la norma ASME VIII prevede che le saldature fino a 15 mm di spessore debbano essere sottoposte a PWHT. Con l'aumento della temperatura, la resistenza del materiale diminuisce, per cui è essenziale garantire un supporto adeguato durante il PWHT; in genere, questo si ottiene utilizzando cavalletti che si adattano perfettamente ai componenti e distanziati in modo appropriato durante il PWHT.

I test finanziati dall'EPRI hanno dimostrato che temperature PWHT di 1100 gradi F possono alterare in modo significativo le proprietà di durezza e tenacità dei materiali P No. 4 bonificati, e che questa temperatura si avvicina alla temperatura critica inferiore specificata nelle norme B31.1 e B31.3. Se la temperatura PWHT minima potesse essere ridotta a questo punto, si otterrebbe un ulteriore margine.

Il PWHT presenta un'altra potenziale complicazione, in quanto distorce il metallo di base e crea una distorsione che porta a saldature deboli e a un'integrità strutturale compromessa. Pertanto, è di vitale importanza che durante il trattamento termico venga stabilito e rispettato un tempo di immersione sufficiente di un'ora per ogni 25 mm di spessore del metallo di base.

Tempo minimo

La certificazione ASME è un emblema di qualità e sicurezza che attesta che un'azienda ha adeguato le proprie pratiche per conformarsi ad alcuni dei più severi standard mondiali. I prodotti o i servizi certificati con questo marchio sono affidabili, funzionano in modo coerente e soddisfano i requisiti governativi in oltre 100 nazioni; le aziende in possesso di questo marchio possono esibirlo con orgoglio sui loro prodotti o servizi e ricevere più facilmente ordini da clienti internazionali.

L'ASME pubblica riviste tecniche, atti di conferenze, norme e linee guida utili per l'ingegneria meccanica. Inoltre, i suoi servizi di relazioni governative consentono all'ASME di collaborare con i responsabili politici per definire la legislazione e le norme che hanno un impatto sul settore. Infine, offre vari corsi di formazione che mirano ad accrescere le conoscenze tecniche e le capacità di questa professione.

Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) è una componente integrale della produzione di recipienti a pressione e tubazioni, che contribuisce a ridurre le tensioni residue, a controllare la durezza del materiale e ad aumentare la resistenza meccanica. Se eseguito in modo improprio, le tensioni residue potrebbero combinarsi con le sollecitazioni del carico di servizio per superare i limiti di progetto del materiale e causare la rottura della saldatura o la frattura fragile. Gli attuali codici di progettazione dell'industria dei recipienti a pressione stabiliscono che la PWHT può essere necessaria quando lo spessore della parete supera un valore prestabilito, determinato dalle proprietà della prova Charpy del materiale; tuttavia, questo approccio può essere eccessivamente conservativo, con codici diversi che utilizzano valori di spessore limite diversi per determinare la necessità.

Temperatura massima

Le tubazioni di potenza richiedono temperature massime che dipendono dal tipo di materiale e da fattori specifici del lavoro. Ad esempio, per le tubazioni con diametro esterno di 10 pollici. O.D. Schedule 80 (0,594 in) ASTM A335/A335M grado P22 senza saldatura, in genere si consiglia un trattamento termico post-saldatura di circa 1300 degF mantenuto per 4 ore dopo la saldatura; questo potrebbe variare leggermente in base ad altre esigenze specifiche del lavoro.

La saldatura è un processo lungo e rigoroso, spesso influenzato dalle condizioni ambientali. Per garantire che le saldature possano resistere alla pressione e alla corrosione nelle centrali nucleari, dove sono essenziali elevati standard di sicurezza e affidabilità, ci atteniamo a rigorosi standard industriali.

Gli attuali codici di progettazione citano i criteri di spessore limite come uno dei fattori determinanti per stabilire se una saldatura richiede un trattamento termico post-saldatura (PWHT). Questo criterio prende in considerazione sia le proprietà del test Charpy del materiale sia le temperature di servizio previste come parte del processo di determinazione.

Tuttavia, questo metodo ha dei limiti e deve essere utilizzato solo con estrema attenzione e precisione. Un'interpretazione errata dei risultati potrebbe compromettere la sicurezza e le prestazioni; prima di utilizzarlo, è necessario comprenderne le limitazioni. Fortunatamente, esistono modi per migliorarne l'accuratezza.

Esenzioni

I recenti aggiornamenti del codice ASME B31.3 hanno consentito l'esenzione dal trattamento termico post-saldatura sui tubi in acciaio al carbonio per tutti gli spessori di controllo e i tipi di saldatura, ma questa modifica deve essere presa in considerazione dagli utenti finali prima di essere implementata con successo. I requisiti attuali si basano molto su fattori come il livello di lega e le condizioni di preriscaldamento, che non sono conformi alle curve di tenacità alla frattura presenti in questi codici.

Gli esperti del settore sono stati interpellati per accertare la fonte di questi requisiti e si è scoperto che spesso sono determinati da pratiche tradizionali in settori specifici piuttosto che da dati tecnici, calcoli di progettazione o sperimentazioni. Inoltre, i requisiti variano notevolmente da un codice all'altro; questo articolo esamina le esenzioni dalla PWHT in diversi codici di tubazioni attuali, proponendo alcune soluzioni di razionalizzazione.

I materiali CP-4 e CP-5A utilizzati nel settore nucleare possono beneficiare di un'esenzione grazie alla loro capacità di funzionare a basse temperature, che riduce il rischio di cricche da idrogeno ritardato (HDAC). Inoltre, contengono un contenuto di carbonio inferiore rispetto ad altri acciai al carbonio e sono solitamente saldati con elettrodi a basso contenuto di idrogeno o con processi a filo nudo che non richiedono PWHT; di conseguenza, queste esenzioni dovrebbero essere riviste poiché potrebbero portare a saldature inefficienti e a saldature inferiori agli standard.