Un certificato di Trattamento Termico Post-Saldatura (PWHT) è il registro documentato che prova che un assemblaggio saldato è stato sottoposto a trattamento termico alla temperatura richiesta per la durata richiesta, in conformità al codice e alla procedura applicabili. È un documento di qualità obbligatorio per la maggior parte delle apparecchiature in pressione in acciaio al carbonio e basso-legato al di sopra dei limiti di spessore definiti.
Risposta Veloce
Quick Answer
Un certificato PWHT include il grafico tempo-temperatura registrato da termocoppie calibrate durante il ciclo di trattamento termico, il riferimento della procedura, l'identificazione degli elementi trattati e una dichiarazione che il trattamento ha soddisfatto i requisiti del codice. ASME VIII-1 e EN 13445 definiscono le temperature di ricottura e i tempi di mantenimento richiesti per Numero P e spessore di parete.
Perché PWHT È Richiesto
La saldatura introduce tre tipi di effetti residui problematici che PWHT affronta:
- Tensioni residue — il ritiro della saldatura e i gradienti termici durante il raffreddamento creano tensioni di trazione residue che possono promuovere la corrosione sotto tensione e la propagazione delle cricche da fatica
- Microstrutture dure — il raffreddamento rapido dalle temperature di saldatura crea fasi dure e fragili (martensite, bainite) nella zona termicamente alterata (HAZ) di acciai al carbonio e legati
- Intrappolamento di idrogeno — l'idrogeno disciolto dal processo di saldatura può causare cricche ritardate assistite dall'idrogeno se non diffuso
PWHT (detto anche trattamento termico di stress relief) riscalda il componente a una temperatura sub-critica — al di sotto della temperatura di trasformazione inferiore (Ac₁) — lo mantiene lì abbastanza a lungo per omogeneizzare la temperatura e rilassare le tensioni, quindi lo raffredda abbastanza lentamente da evitare di reintrodurre le tensioni termiche.
Quando PWHT È Obbligatorio
ASME BPVC Sezione VIII Divisione 1 (UCS-56 per acciai al carbonio e basso-legati)
PWHT è obbligatorio quando lo spessore nominale della saldatura supera:
| Numero P | Spessore PWHT Obbligatorio |
|---|---|
| P-1 (acciaio al carbonio, ad es. SA-516) | > 38 mm (1,5 in) nominale |
| P-1 con contenuto di Cr-Mo specifico | > 19 mm (0,75 in) |
| P-4 (1Cr-½Mo, ad es. SA-387 Gr. 11) | Tutti gli spessori |
| P-5A (2¼Cr-1Mo, ad es. SA-387 Gr. 22) | Tutti gli spessori |
| P-15E (9Cr-1Mo-V, Grado 91) | Tutti gli spessori |
Requisiti aggiuntivi si applicano ai servizi letali, ai servizi a bassa temperatura e quando è richiesto un test d'impatto.
ASME B31.3 Tubazioni di Processo (331.1)
Requisiti simili per Numero P e spessore, con specifiche esplicite di temperatura di ricottura e velocità di raffreddamento.
EN 13445-4 (Recipienti in Pressione Non Corrugati)
Requisiti basati sul gruppo di materiali (CR ISO 15608), spessore e temperatura di preriscaldamento utilizzata durante la saldatura.
Parametri PWHT
Intervallo di Temperatura di Ricottura
| Materiale (Numero P ASME) | Intervallo di Temperatura di Ricottura |
|---|---|
| P-1 (acciaio al carbonio) | 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 (acciaio inox austenitico — ricottura in soluzione) | 1040–1120°C (1900–2050°F) |
Tempo di Mantenimento Minimo (UCS-56)
Minimo 1 ora per 25 mm (1 in) di spessore, con un minimo di 1 ora per tutti gli spessori. Tempi di mantenimento più lunghi sono richiesti per materiali P-5 e P-15E.
Velocità di Riscaldamento e Raffreddamento
Le velocità controllate di riscaldamento e raffreddamento prevengono la reintroduzione dei gradienti termici:
- Velocità di riscaldamento sopra 315°C (600°F): ≤ 220°C/ora per 25 mm di spessore (max 330°C/ora)
- Velocità di raffreddamento fino a 315°C (600°F): ≤ 275°C/ora per 25 mm di spessore
Requisiti delle Termocoppie
Le termocoppie sono collegate direttamente al componente per registrare la temperatura effettiva durante PWHT, non la temperatura dell'aria della fornace. Requisiti:
- Numero e posizionamento: Almeno una termocoppia ogni 5 m di lunghezza del componente in fornace; termocoppie aggiuntive in posizioni di alta massa termica (colli di ugelli, sezioni spesse, giunzioni testa-mantello)
- Calibrazione: Le termocoppie e l'apparecchiatura di registrazione devono essere calibrate secondo ISA 70.01 o equivalente; il certificato di calibrazione deve essere attuale
- Metodo di fissaggio: Saldata, fissata con morsetti o cemento termicamente conduttivo — non filo nudo appoggiato sulla superficie
- Registrazione: Registrazione continua tempo-temperatura su un registratore a grafico o data logger; i registri digitali sono accettabili se resistenti alla manomissione
Campi Richiesti su un Certificato PWHT
- Identificazione dell'elemento — numero del recipiente o della bobina, riferimento al disegno, numeri dei giunti saldati inclusi
- Numeri P dei Materiali — dei metalli base nell'assemblaggio
- Codice e clausola applicabili — ad es. "ASME VIII-1 UCS-56"
- Riferimento della procedura — numero della procedura PWHT e revisione
- Identificazione della fornace o dell'apparecchiatura di riscaldamento — ID della fornace, riferimento di calibrazione, tipo di combustibile (gas, elettrico, resistenza, induzione)
- Identificazione della termocoppia — numeri TC, tipo (Tipo K, Tipo N), riferimento al certificato di calibrazione
- Posizioni di fissaggio della termocoppia — disegno che mostra il posizionamento TC sul componente
- Temperatura di ricottura registrata — temperatura minima e massima effettiva registrata durante il mantenimento
- Tempo di ricottura — tempo di mantenimento effettivo alla temperatura di ricottura
- Velocità di riscaldamento e raffreddamento — velocità massime raggiunte
- Grafico tempo-temperatura — allegato al certificato come registrazione delle prove primarie
- Risultato — Accettabile / Non Conforme
- Firma autorizzata del trattatore termico e approvazione QC del fabbricante
Verifica di Durezza Post-PWHT
Dopo PWHT, il test di durezza è frequentemente richiesto per confermare che il trattamento sia stato efficace nel rinvenimento della HAZ. ASME VIII-1 UHA-51 richiede test di durezza per materiali P-4 e P-5. I risultati sono riportati in un certificato di prova di durezza separato, con riferimento incrociato al certificato PWHT mediante l'identificatore dell'elemento.
Vedi guida dettagliata: Certificato di Prova di Durezza
Cosa succede se la temperatura PWHT scende al di sotto della temperatura di ricottura minima durante il mantenimento?
Se la temperatura scende al di sotto della temperatura di ricottura minima specificata durante il periodo di mantenimento, l'orologio deve essere riavviato da quando la temperatura ritorna entro l'intervallo accettabile. Se l'escursione della temperatura è stata significativa o prolungata, è richiesta una revisione ingegneristica per determinare se un tempo di mantenimento aggiuntivo compensa o se è richiesto un re-PWHT. Il grafico tempo-temperatura deve registrare l'escursione effettiva e la non conformità deve essere documentata.
Può essere utilizzato un PWHT locale invece di un PWHT in fornace?
Sì. ASME VIII-1 UW-40 e ASME B31.3 331.1 consentono PWHT locale utilizzando riscaldamento a resistenza o riscaldamento a induzione in circostanze specifiche — tipicamente per saldature di campo che non possono essere fornite alla fornace. Il PWHT locale richiede una procedura più dettagliata che specifica la larghezza della banda riscaldata (minimo 75 mm dalla linea centrale della saldatura in ogni direzione), termocoppie aggiuntive e requisiti di isolamento. Il certificato deve documentare tutti questi parametri.
PWHT è richiesto per acciaio inox austenitico?
Non per lo stress relief nello stesso senso dell'acciaio al carbonio. Gli acciai inox austenitici non si induriscono mediante PWHT nell'intervallo sub-critico. Tuttavia, la ricottura in soluzione (riscaldamento a 1040–1120°C e tempra rapida) può essere richiesta dopo la saldatura di certi gradi per dissolvere la sensibilizzazione (precipitazione di carburi di cromo). Questo è un trattamento termico diverso da PWHT e richiede la sua propria documentazione con diversi requisiti di temperatura.
PWHT reimposta la qualificazione del test d'impatto?
PWHT è una variabile essenziale supplementare secondo ASME IX QW-407.1. Se la condizione PWHT cambia per un WPS che richiede test d'impatto (ad es., aggiungere PWHT quando il PQR è stato qualificato senza, o cambiare l'intervallo di temperatura PWHT), un nuovo campione di qualificazione deve essere sottoposto a PWHT nelle stesse condizioni e testato per l'impatto. Il PQR deve riflettere la condizione PWHT utilizzata.
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