BSI および ASME PWHT 要件

BSIやASME規格を含む配管・圧力容器業界の現行の設計規則では、部品の厚さがある値を超えた場合にPWHTを義務付けています。このような値は通常、シャルピー試験パラメータと最低使用温度要件に依存します。しかし、残念なことに、このようなアプローチは時に過度に保守的であるとみなされ、限界厚さに関して様々な規格間で食い違いが生じることがあります。

溶接手順

溶接、ろう付け、溶断は、発電や石油・ガス探査などの産業用途における重要部品の製造に不可欠なプロセスです。貯蔵タンク用のAPI 650やプロセス配管用のASME B31.3などの規格や規制では、品質や安全に関する規制を遵守するため、厳格な資格認定や試験手順が義務付けられています。

溶接後熱処理（PWHT）は、一般に応力除去 と呼ばれ、溶接によって生じた残留応力を緩和 し、再分散させる役割を果たす。この熱処理は、通常、合意された時間（通常、溶接に使用される材料の厚さ1インチにつき1時間）、加工部品の一部を高温に加熱することを含む。

PWHTは、圧力容器の建設に必要な溶接および溶 接の手順において不可欠な要素であり、運転条 件下での長期的な性能を保証しながら溶接部の完全 性を維持するのに役立つ。PWHTの要件を守らないと、溶接部や母材 の機械的特性が低下し、熱影響部（HAZ）内で応力腐食 割れが発生する可能性がある。PQR予熱は、予熱中の温度を適切に制御し、 試験手順中の制御を改善することで、特定の 配管に対するPWHTを低減、あるいは排除するこ とができる。

必要条件

様々な配管及び圧力容器の規格におけるPWHT規則は、時にはわずかな違いではあるが、かなり異なっている。例えば、低合金鋼のPWHT温度要件は、BS EN 13445 [21]、PD 5500 [25]、ASME VIIIのような規格間で、限界板厚や使用条件によって異なります。

前述したように、予熱とソーク時間の要件は規格によって異なる可能性がある。しかし、すべての規格は、ユーザーが溶接した圧力容器と配管部品の粒界割れ防止のために、ユーザーが遵守すべき最低限の要件を規定している。これは、ユーザーがこれらの仕様を完全に理解し、厳守することを保証する安全性と信頼性の重要な側面である。

免除

前述したように、原子力発電事業者は、溶接後の熱処理配管溶接部の数を減らすことで、経費と運転停止時間の両方を大幅に削減できることを発見している。そのため、EPRI修理・交換アプリケーション・プログラムの加入者は、緩和が技術的に実行可能かどうかを確認するために、現行の要件を見直すよう要請している。

PWHT溶接を肉厚0.625インチ以下の溶接 部に限定することは可能であるが、シャルピー エネルギー吸収を利用した材料分類が炭素鋼 全体に一様でないため、適用除外要件は規格や部 分によって異なる可能性がある。CEN/TS 15608は、これに対応する一つの例外を規定している。

さらに、鋼材の化学組成が非常に重要である一方、溶接手順の一部として溶接予熱を使用することを要求する規格もある。これらすべての要因が相まって、炭素鋼溶接工程で一貫したPWHT要件を達成することは不可能である。

熱電対

熱電対は、一端が接続された2つの金属からなる温度センサーで、曝露温度に比例した電圧を発生するため、火災試験や構造部品が安全基準を満たしていることを保証する上で不可欠なツールとなっている。熱電対は、コンデンサ放電（CD）溶接または耐熱パテによる機械的固定によって確実に取り付けられなければならず、接合部の過熱を避けるために直接加熱要素から絶縁されなければならない。

部品によっては溶接後の熱処理が必要な場合があ り、一般に、溶接部の中心線に沿って、ソーク・バ ンド、加熱バンド、およびコントロール・ゾーンと 呼ばれる肉厚の大きな変化の端に設置された熱電対 を使用して行われる。デジタル・レコーダーと電源コンタクターを含む外部パネルから電源を供給し、ポテンショメーターで簡単に制御できます。