ASME B31.3の溶接後熱処理（PWHT）要件

配管および圧力容器業界の現行の設計基準では、溶接後熱処理(PWHT)の要件がかなり異なっており、正当と思われるものもあれば、技術的観点から限界と思われるものもある。.

EPRIが後援したテストでは、P No.4材料に対するPWHT要件を低減することが示唆されており、本論文ではB31.1、B31.3、およびその他のコードセクションにおけるその変更をサポートすることを目的としている。.

予熱温度

予熱温度は、溶接物の母材、またはマルチパス 溶接の場合は各溶接パス間の最低温度である。この温度は、少なくとも最 も厚い部分の厚さに等しい距離の間、全作業中 一定に保たれなければならない。その仕様はWPS に記載されている（WPSの制限事項については 3.6を、必須変数の制限事項については表4.5 を参照）。.

予熱温度が高すぎると強度と硬度が低下し、低すぎると靭性と延性が元の状態より低下するためである。.

複雑な合金鋼の場合、母材内での変態と結晶方 向を達成するように予熱温度を設定することが極め て重要である。これを正確に行うには、溶接部内の温度勾配を 正確に計算する必要がある。.

溶接後熱処理(PWHT)は、組立工程で溶接された低合金鋼圧力容器および配管の設計および建設において、金属を軟化させ、残留応力を低減し、延性を高め、水素割れを防止するために不可欠である。この熱処理には、金属を軟化させると同時に残留応力を減少させ延性を高め、水素割れを完全に回避するという利点もあります。.

厚さの限界

基本規定では、配管の縦方向の許容応力を幅広く規定している。材料の時間依存クリープ特性が制限因子となる。鋳鉄や非延性材料の場合は、材料品質係数も適用しなければならない。.

臨時荷重の場合、SLは温度降伏強度の90%に強度低減係数を加えた値に制限される。これにより設計者は、地震による急激な荷重増加に対する安全性を保証しながら、基本的な規格で認められているよりも高い応力レベルを採用することができる。.

一方、基本コードでは、持続荷重と臨時荷重について、応力拡大係数を基本許容応力の1.33倍に制限することが規定されているが、この係数の適用など特定の問題については、技術者や応力解析プログラムのプログラマーの間で議論の余地が残されている。.

高温配管システムの場合、スパン長は一次縦応力、曲げモーメント、せん断力などの要素によって決定されます。これらの要素を含む方程式により、単純支持と固定支持の両方でこれらの限界を計算することができます。.

免除

どのような業界においても、基準や文書を遵守することは困難なことですが、コンプライアンスと徹底した文書化は、従業員と顧客の両方を保護する上で非常に重要です。これは、安全な作業環境のために厳格なコンプライアンス基準を維持しなければならない発電所、化学製造、鉱業のような規制の厳しい業界では特に関連性が高い。.

ASME B31.3は、プロセス配管システムの審査、検査、試験手順をより正確に記述するために、最近改訂された。改訂には、構造、指定ロット、組合せ溶接（COW）パイプの溶接後水素ベークアウト圧力の設定圧力の定義の更新が含まれ、プログレッシブ・サンプリング要件が明確化される一方、許容応力の基準が降伏強度の0.67倍から0.80倍まで引き上げられた。.

また、表331.1.3は、材料とグループ番号、管理厚さ、溶接の種類、予熱温度に基づいて、PWHTの必須要件から一部の配管を除外するように修正された。.

例この例外は、高温流体サービスに分類される 溶接材にも適用される。.

予熱時間

ASME B31.3は、プロセス配管システムの様々な側面をカバーする包括的な規格である。この文書には、材料、継手、継手構造技術、試験に関する情報が含まれています。ASME B31.3は、様々な業界において配管システムの安全性と完全性を確保するために使用される業界標準となっています。.

ASME B31.3の2014年版では、予熱要件の改訂、電力配管システムの最大設計圧力の増加、検査・試験手順に関する詳細情報など、いくつかの重要な更新が行われました。さらに、ASME B31.3では、ASNT独自の中央認証プログラムの代わりに、国内または国際的な中央認証プログラムを使用することができるようになりました。また、漏れをチェックする際の水圧試験圧力を低減した磁粉探傷検査と液体浸透探傷検査に特定の合格基準が追加されたほか、水圧試験圧力の計算が簡素化されました。.

この規格では、高温流体サービスに使用される圧力配管の最小肉厚要件を定め、許容応力に材料の降伏強度を乗じて決定される最大許容応力を規定しています。さらに、縦応力と最大許容応力変動の計算規則が規定され、S/N曲線解析またはより詳細な破壊力学解析法を用いて疲労特性を決定する規定があります。最後に、溶接が完了し、配管システムが組み立てられた後、静水圧試験またはペニュマティカル試験技術による圧力試験を受けなければならない。.