شهادة المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) هي السجل الموثَّق الذي يُثبت أن مجموعة الأجزاء الملحومة خضعت للمعالجة الحرارية عند درجة الحرارة المطلوبة وللمدة المطلوبة، وفقاً للكود والإجراء المنطبقَين. وهي وثيقة جودة إلزامية لمعظم معدات الضغط المصنوعة من الفولاذ الكربوني ومنخفض السبائك، وذلك فوق حدود السماكة المحددة.
إجابة سريعة
Quick Answer
تتضمن شهادة PWHT مخطط الوقت-درجة الحرارة المسجَّل بمزدوجات حرارية معايَرة خلال دورة المعالجة الحرارية، ومرجع الإجراء، وتعريف العناصر المعالجة، وإفادة بأن المعالجة استوفت متطلبات الكود. تحدد ASME VIII-1 و EN 13445 درجات حرارة النقع ووقت التثبيت المطلوبَين حسب رقم P للمادة وسماكة الجدار.
لماذا تُشترط PWHT
يُدخل اللحام ثلاثة أنواع من التأثيرات المتبقية الإشكالية التي تعالجها PWHT:
- الإجهادات المتبقية — يُولّد انكماش اللحام والتدرجات الحرارية أثناء التبريد إجهادات شدّ متبقية قد تُعزز التشقق بالتآكل الإجهادي ونمو شقوق الإجهاد
- البنى المجهرية الصلبة — يُكوّن التبريد السريع من درجات حرارة اللحام أطواراً صلبة هشّة (مارتنسيت وبينيت) في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) في الفولاذ الكربوني والسبائكي
- احتجاز الهيدروجين — يمكن للهيدروجين المذاب الناتج عن عملية اللحام أن يُحدث تشققاً متأخراً بمساعدة الهيدروجين إذا لم يُنشَّط
تقوم PWHT (المعروفة أيضاً بالمعالجة الحرارية لتخفيف الإجهاد) بتسخين المكوّن إلى درجة حرارة دون الحرج — أدنى من درجة حرارة التحول الأدنى (Ac₁) — وتثبيته مدة كافية لتوحيد درجة الحرارة وتخفيف الإجهادات، ثم تبريده ببطء كافٍ لتجنب إعادة إدخال إجهادات حرارية.
متى تكون PWHT إلزامية
ASME BPVC Section VIII Division 1 (UCS-56 للفولاذ الكربوني ومنخفض السبائك)
تكون PWHT إلزامية عندما تتجاوز السماكة الاسمية للحام:
| رقم P | حد السماكة الإلزامي لـ PWHT |
|---|---|
| P-1 (فولاذ كربوني، مثل SA-516) | > 38 مم (1.5 بوصة) اسمياً |
| P-1 بمحتوى Cr-Mo محدد | > 19 مم (0.75 بوصة) |
| P-4 (1Cr-½Mo، مثل SA-387 Gr. 11) | جميع السماكات |
| P-5A (2¼Cr-1Mo، مثل SA-387 Gr. 22) | جميع السماكات |
| P-15E (9Cr-1Mo-V، Grade 91) | جميع السماكات |
تنطبق متطلبات إضافية على الخدمات ذات المواد الخطرة، والخدمة في درجات حرارة منخفضة، وعند اشتراط اختبار الصدمات.
ASME B31.3 خطوط الأنابيب الإجرائية (331.1)
متطلبات مماثلة لرقم P والسماكة، مع تحديد صريح لدرجة حرارة النقع ومعدل التبريد.
EN 13445-4 (أوعية الضغط غير المعرَّضة للنار)
متطلبات تستند إلى مجموعة المادة (CR ISO 15608) والسماكة ودرجة حرارة التسخين المسبق المستخدمة أثناء اللحام.
معايير PWHT
نطاق درجة حرارة النقع
| المادة (رقم P وفق ASME) | نطاق درجة حرارة النقع |
|---|---|
| P-1 (فولاذ كربوني) | 595–650°C (1100–1200°F) |
| P-4 (1.25Cr-0.5Mo) | 620–650°C (1150–1200°F) |
| P-5A (2.25Cr-1Mo) | 675–705°C (1250–1300°F) |
| P-15E (9Cr-1Mo-V, Gr.91) | 730–775°C (1350–1430°F) |
| P-8 (فولاذ مقاوم للصدأ أوستيني — تلدين محلول) | 1040–1120°C (1900–2050°F) |
الحد الأدنى لوقت التثبيت (UCS-56)
ساعة واحدة كحد أدنى لكل 25 مم (1 بوصة) من السماكة، بحد أدنى ساعة واحدة لجميع السماكات. تُشترط أوقات تثبيت أطول لمواد P-5 وP-15E.
معدلات التسخين والتبريد
تمنع معدلات التسخين والتبريد المتحكَّم بها إعادة إدخال التدرجات الحرارية:
- معدل التسخين فوق 315°C (600°F): ≤ 220°C/ساعة لكل 25 مم سماكة (حد أقصى 330°C/ساعة)
- معدل التبريد إلى 315°C (600°F): ≤ 275°C/ساعة لكل 25 مم سماكة
متطلبات المزدوجات الحرارية
تُربط المزدوجات الحرارية مباشرةً بالمكوّن لتسجيل درجة الحرارة الفعلية أثناء PWHT، لا درجة حرارة هواء الفرن. المتطلبات:
- العدد والتوزيع: مزدوجة حرارية واحدة على الأقل لكل 5 أمتار من طول المكوّن داخل الفرن؛ مزدوجات إضافية عند مواضع الكتلة الحرارية العالية (عنق الفوهات، المقاطع السميكة، تقاطعات الغطاء بالغلاف)
- المعايرة: يجب معايرة المزدوجات الحرارية وأجهزة التسجيل وفق ISA 70.01 أو ما يعادلها؛ شهادة المعايرة يجب أن تكون سارية المفعول
- طريقة التثبيت: ملحومة أو مثبتة بمشابك أو بمعجون حراري موصل — لا أسلاك مكشوفة توضع على السطح
- التسجيل: سجل وقت-درجة حرارة مستمر على مسجّل مخطط أو مسجّل بيانات رقمي؛ السجلات الرقمية مقبولة إذا كانت مقاومة للتلاعب
الحقول المطلوبة في شهادة PWHT
- تعريف العنصر — رقم الوعاء أو الرباط، مرجع الرسم، أرقام الوصلات الملحومة المشمولة
- أرقام P للمواد — للمواد الأساسية في المجموعة
- الكود والبند المنطبقان — مثل "ASME VIII-1 UCS-56"
- مرجع الإجراء — رقم إجراء PWHT وإصداره
- تعريف الفرن أو معدة التسخين — معرّف الفرن، مرجع المعايرة، نوع الوقود (غاز، كهرباء، مقاومة، حث)
- تعريف المزدوجات الحرارية — أرقام المزدوجات، النوع (Type K، Type N)، مرجع شهادة المعايرة
- مواضع تركيب المزدوجات الحرارية — رسم يُظهر توزيع المزدوجات على المكوّن
- درجة حرارة النقع المسجَّلة — الحد الأدنى والأقصى الفعليَّين المسجَّلَين خلال التثبيت
- وقت النقع — وقت التثبيت الفعلي عند درجة حرارة النقع
- معدل التسخين والتبريد — أقصى المعدلات المحققة
- مخطط الوقت-درجة الحرارة — مُرفق بالشهادة باعتباره سجل الإثبات الأساسي
- النتيجة — مقبول / غير مطابق
- توقيع معالج الحرارة المعتمد وموافقة مراقبة الجودة لدى الجهة المصنّعة
التحقق من الصلادة بعد PWHT
بعد PWHT، كثيراً ما يُشترط إجراء اختبار الصلادة للتحقق من فعالية المعالجة في تلطيف منطقة HAZ. تشترط ASME VIII-1 UHA-51 اختبار الصلادة لمواد P-4 وP-5. تُرفع النتائج في شهادة اختبار صلادة منفصلة، مع إسناد متقاطع لشهادة PWHT باستخدام معرّف العنصر.
راجع الدليل التفصيلي: شهادة اختبار الصلادة
ماذا يحدث إذا انخفضت درجة حرارة PWHT عن الحد الأدنى المحدد للنقع خلال فترة التثبيت؟
إذا انخفضت درجة الحرارة عن الحد الأدنى المحدد لدرجة حرارة النقع خلال فترة التثبيت، يجب إعادة ضبط المؤقت من لحظة عودة درجة الحرارة إلى النطاق المقبول. إذا كان الانحراف كبيراً أو مطوَّلاً، يُشترط مراجعة هندسية لتحديد ما إذا كان وقت التثبيت الإضافي كافياً، أو ما إذا كانت إعادة PWHT ضرورية. يجب أن يُسجّل مخطط الوقت-درجة الحرارة الانحراف الفعلي، وتوثيق عدم المطابقة.
هل يمكن استخدام PWHT المحلية بدلاً من PWHT بالفرن؟
نعم. تسمح ASME VIII-1 UW-40 وASME B31.3 331.1 باستخدام PWHT المحلية بالتسخين بالمقاومة أو الحث في ظروف محددة — عادةً للحامات الحقلية التي يتعذّر إرسالها إلى الفرن. تستلزم PWHT المحلية إجراءً أكثر تفصيلاً يحدد عرض النطاق المسخَّن (75 مم كحد أدنى من خط مركز اللحام في كل اتجاه)، ومزدوجات حرارية إضافية، واشتراطات عزل حراري. يجب أن توثّق الشهادة جميع هذه المعايير.
هل تُشترط PWHT للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستيني؟
ليس لتخفيف الإجهاد بالمفهوم ذاته المنطبق على الفولاذ الكربوني. لا يتصلّب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستيني بفعل PWHT في النطاق دون الحرج. غير أن تلدين المحلول (التسخين إلى 1040–1120°C مع التبريد السريع) قد يُشترط بعد لحام درجات معينة لإذابة التحسيس (ترسيب كربيد الكروم). هذه معالجة حرارية مختلفة عن PWHT وتستلزم توثيقاً خاصاً بمتطلبات درجات حرارة مختلفة.
هل تُعيد PWHT ضبط تأهيل اختبار الصدمات؟
PWHT هي متغير أساسي تكميلي بموجب ASME IX QW-407.1. إذا تغيّر شرط PWHT لـ WPS تستلزم اختبار الصدمات (مثلاً إضافة PWHT عندما أُهِّل PQR بدونها، أو تغيير نطاق درجة حرارة PWHT)، يجب أن يخضع كوبون الاختبار الجديد لـ PWHT في الظروف ذاتها ويُختبر للصدمات. يجب أن يعكس PQR شرط PWHT المستخدم.
Ready to automate your certificate workflow?
Try TestCert free