溶接後熱処理 (PWHT) 証明書は、溶接された組立体が適用される規格と手順に従って、所定の温度で所定の期間熱処理されたことを証明する文書記録です。規定された厚さの閾値を超えるほとんどの炭素鋼および低合金鋼圧力機器に対する必須の品質文書です。
簡潔な回答
Quick Answer
PWHT 証明書には、熱処理サイクル中に校正された熱電対により記録された時間-温度曲線、手順参照、処理対象物品の識別、および処理が規格要件を満たしたことを述べた宣言が含まれます。ASME VIII-1 および EN 13445 は、材料 P-Number および壁厚に基づいて、必須の焼きなまし温度と保持時間を定義しています。
PWHT が必要な理由
溶接は、PWHT が対処する 3 つのタイプの問題となる残留効果をもたらします：
- 残留応力 — 溶接の縮み冷却中の熱勾配は、応力腐食割れと疲労き裂成長を促進する可能性のある引張残留応力を生成します
- 硬質な微視組織 — 溶接温度からの急速冷却は、炭素鋼および合金鋼の熱影響部 (HAZ) に硬くてもろい相 (マルテンサイト、ベイナイト) を生成します
- 水素トラップ — 溶接プロセスから溶解した水素は、拡散しない場合、遅延した水素支援割れを引き起こす可能性があります
PWHT (応力緩和熱処理とも呼ばれる) は、構成部品を亜臨界温度 — 下部変態温度 (Ac₁) 以下 —に加熱し、温度を均質化してストレスを緩和するのに十分な時間それを保持してから、熱応力を再導入しないほど遅く冷却します。
PWHT が必須の場合
ASME BPVC 第 VIII 部 第 1 部 (炭素鋼および低合金鋼用 UCS-56)
公称溶接厚さが超える場合、PWHT は必須です：
| P-Number | 必須 PWHT 厚さ |
|---|---|
| P-1 (炭素鋼、例：SA-516) | > 38 mm (1.5 in) 公称 |
| 特定の Cr-Mo 含有量を持つ P-1 | > 19 mm (0.75 in) |
| P-4 (1Cr-½Mo、例：SA-387 Gr. 11) | すべての厚さ |
| P-5A (2¼Cr-1Mo、例：SA-387 Gr. 22) | すべての厚さ |
| P-15E (9Cr-1Mo-V、グレード 91) | すべての厚さ |
致命的なサービス、低温サービス、および衝撃テストが必要な場合は追加の要件が適用されます。
ASME B31.3 プロセスパイピング (331.1)
類似した P-Number および厚さ要件、明確な焼きなまし温度および冷却速度仕様。
EN 13445-4 (無火圧力容器)
材料グループ (CR ISO 15608)、厚さ、および溶接中に使用された予熱温度に基づく要件。
PWHT パラメータ
焼きなまし温度範囲
| 材料 (ASME P-Number) | 焼きなまし温度範囲 |
|---|---|
| P-1 (炭素鋼) | 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 (オーステナイト系ステンレス鋼 — 溶体焼きなまし) | 1040–1120°C (1900–2050°F) |
最小保持時間 (UCS-56)
厚さ 25 mm (1 in) あたり最低 1 時間、すべての厚さに対して最低 1 時間。P-5 および P-15E 材料の場合、より長い保持時間が必要です。
加熱および冷却速度
制御された加熱および冷却速度は、熱勾配の再導入を防ぎます：
- 315°C (600°F) 以上の加熱速度：≤ 厚さ 25 mm あたり 220°C/時間 (最大 330°C/時間)
- 315°C (600°F) への冷却速度：≤ 厚さ 25 mm あたり 275°C/時間
熱電対の要件
熱電対は PWHT 中の実際の温度を記録するために構成部品に直接取り付けられ、炉の空気温度ではありません。要件：
- 数量と配置： 炉の構成部品長 5 m あたり少なくとも 1 つの熱電対。高い熱質量位置 (ノズル首、厚いセクション、ヘッドシェル結合) に追加の熱電対
- 校正： 熱電対および記録機器は ISA 70.01 または同等に従って校正される必要があります。校正証明書は最新である必要があります
- 取り付け方法： 溶接、クランプで固定、または熱伝導性セメントで固定 — 表面に置かれた裸線ではありません
- 記録： チャートレコーダーまたはデータロガーでの連続時間-温度記録。改ざん防止の場合、デジタル記録は許容されます
PWHT 証明書に必要なフィールド
- 物品識別 — 容器またはスプール番号、図面参照、含まれる溶接接合番号
- 材料 P-Numbers — 組立体の母材
- 適用される規格および条項 — 例：「ASME VIII-1 UCS-56」
- 手順参照 — PWHT 手順番号および改訂
- 炉または加熱機器の識別 — 炉 ID、校正参照、燃料タイプ (ガス、電気、抵抗、誘導)
- 熱電対の識別 — TC 番号、タイプ (K 型、N 型)、校正証明書参照
- 熱電対取り付け位置 — 構成部品上の TC 配置を示す図面
- 記録された焼きなまし温度 — 保持中に記録された実際の最小および最大温度
- 焼きなまし時間 — 焼きなまし温度での実際の保持時間
- 加熱および冷却速度 — 達成された最大速度
- 時間-温度曲線 — 主要な証拠記録として証明書に添付
- 結果 — 合格 / 不合格
- 熱処理業者の権限ある署名および製造業者の品質保証承認
溶接後の硬度検証
PWHT 後、処理が HAZ の焼き戻しに効果的であることを確認するため、硬度試験が頻繁に必要になります。ASME VIII-1 UHA-51 は P-4 および P-5 材料に対する硬度試験を要求しています。結果は別の硬度試験証明書で報告され、物品識別子により PWHT 証明書と相互参照されます。
詳細なガイドを参照：硬度試験証明書
保持中に PWHT 温度が最小焼きなまし温度を下回る場合はどうなりますか？
保持期間中に温度が指定された最小焼きなまし温度を下回る場合、温度が許容範囲内に戻ったときからクロックを再開する必要があります。温度エクスカーションが大きいか長い場合、追加の保持時間が補償されるか、または再 PWHT が必要かどうかを判断するためにエンジニアリングレビューが必要です。時間-温度曲線は実際のエクスカーションを記録し、不適合を文書化する必要があります。
炉 PWHT の代わりに局所 PWHT を使用できますか？
はい。ASME VIII-1 UW-40 および ASME B31.3 331.1 は、特定の状況下での抵抗加熱または誘導加熱を使用した局所 PWHT を許可しています。通常、炉に提供できない現場溶接です。局所 PWHT には、加熱バンド幅 (溶接中心線から各方向に最小 75 mm)、追加の熱電対、および断熱要件を指定する、より詳細な手順が必要です。証明書はすべてのこれらのパラメータを文書化する必要があります。
オーステナイト系ステンレス鋼に PWHT は必要ですか？
炭素鋼と同じ意味での応力緩和では必要ありません。オーステナイト系ステンレス鋼は、亜臨界範囲では PWHT では硬化しません。しかし、溶体焼きなまし (1040–1120°C に加熱して急速冷却) は、特定の等級の溶接後に感受性化 (クロム炭化物析出) を溶解する必要がある場合があります。これは PWHT とは異なる熱処理であり、異なる温度要件を持つ独自の文書が必要です。
PWHT は衝撃試験の適格性をリセットしますか？
PWHT は ASME IX QW-407.1 に基づく補足的な本質的な変数です。衝撃試験が必要な WPS の PWHT 条件が変更される場合 (例えば、PQR が適格でなく PWHT を追加する場合、または PWHT 温度範囲を変更する場合)、新しい適格試験サンプルを同じ条件で PWHT 処理し、衝撃試験する必要があります。PQR は、使用された PWHT 条件を反映する必要があります。
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