Сертификат термической обработки после сварки (PWHT) — это документальная запись, подтверждающая, что сварное соединение подвергалось термической обработке при требуемой температуре в течение требуемого времени в соответствии с применимым кодексом и процедурой. Это обязательный документ качества для большинства оборудования, работающего под давлением, из углеродистой и низколегированной стали выше установленных пределов толщины.
Быстрый ответ
Quick Answer
Сертификат PWHT включает диаграмму время-температура, зарегистрированную калибровочными термопарами во время цикла термической обработки, ссылку на процедуру, идентификацию обработанных элементов и заявление о том, что обработка соответствовала требованиям кода. ASME VIII-1 и EN 13445 определяют требуемые температуры отпуска и время выдержки в зависимости от номера материала P и толщины стены.
Почему требуется PWHT
Сварка вводит три типа проблемных остаточных эффектов, которые устраняет PWHT:
- Остаточные напряжения — сварочная усадка и термические градиенты при охлаждении создают растягивающие остаточные напряжения, которые могут способствовать коррозионному растрескиванию под напряжением и росту усталостных трещин
- Твёрдая микроструктура — быстрое охлаждение от температур сварки создаёт твёрдые и хрупкие фазы (мартенсит, бейнит) в зоне термического влияния (HAZ) углеродистой и легированной стали
- Захват водорода — растворённый водород из процесса сварки может вызвать отложенное водородное охрупчивание, если он не диффундирует
PWHT (также называемая термической обработкой для снятия напряжений) нагревает компонент до подкритической температуры — ниже нижней температуры превращения (Ac₁) — выдерживает его там достаточно долго для гомогенизации температуры и релаксации напряжений, затем охлаждает его достаточно медленно, чтобы избежать повторного введения тепловых напряжений.
Когда PWHT является обязательным
ASME BPVC, раздел VIII, дивизион 1 (UCS-56 для углеродистой и низколегированной стали)
PWHT является обязательным, когда номинальная толщина сварного шва превышает:
| Номер P | Обязательная толщина PWHT |
|---|---|
| P-1 (углеродистая сталь, например SA-516) | > 38 мм (1,5 дюйма) номинальная |
| P-1 с определённым содержанием Cr-Mo | > 19 мм (0,75 дюйма) |
| P-4 (1Cr-½Mo, например SA-387 Gr. 11) | Все толщины |
| P-5A (2¼Cr-1Mo, например SA-387 Gr. 22) | Все толщины |
| P-15E (9Cr-1Mo-V, класс 91) | Все толщины |
Дополнительные требования применяются к опасным условиям, условиям низких температур и когда требуется испытание на ударную вязкость.
ASME B31.3 Трубопроводы технологические (331.1)
Аналогичные требования к номеру P и толщине с явными спецификациями температуры отпуска и скорости охлаждения.
EN 13445-4 (неагрегатные сосуды, работающие под давлением)
Требования основаны на группе материала (CR ISO 15608), толщине и температуре предварительного подогрева, используемой при сварке.
Параметры PWHT
Диапазон температуры отпуска
| Материал (номер P ASME) | Диапазон температуры отпуска |
|---|---|
| P-1 (углеродистая сталь) | 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 (аустенитная нержавеющая сталь — отжиг в твёрдом растворе) | 1040–1120°C (1900–2050°F) |
Минимальное время выдержки (UCS-56)
Минимум 1 час на 25 мм (1 дюйм) толщины с минимумом 1 час для всех толщин. Для материалов P-5 и P-15E требуются более длительные времена выдержки.
Скорости нагрева и охлаждения
Контролируемые скорости нагрева и охлаждения предотвращают повторное введение тепловых градиентов:
- Скорость нагрева выше 315°C (600°F): ≤ 220°C/час на 25 мм толщины (макс. 330°C/час)
- Скорость охлаждения до 315°C (600°F): ≤ 275°C/час на 25 мм толщины
Требования к термопарам
Термопары присоединяются непосредственно к компоненту для регистрации фактической температуры во время PWHT, а не температуры воздуха в печи. Требования:
- Количество и размещение: не менее одной термопары на каждые 5 м длины компонента в печи; дополнительные термопары в местах высокой тепловой массы (горловины соплел, толстые сечения, соединения крышка-оболочка)
- Калибровка: Термопары и измерительное оборудование должны быть откалиброваны в соответствии с ISA 70.01 или эквивалентом; сертификат калибровки должен быть текущим
- Способ крепления: сварной, закреплённый зажимами или термопроводящим цементом — не голый провод, положенный на поверхность
- Запись: непрерывная запись время-температура на самописец или регистратор данных; цифровые записи приемлемы при защите от подделок
Обязательные поля в сертификате PWHT
- Идентификация элемента — номер сосуда или катушки, ссылка на чертёж, включённые номера сварных соединений
- Номера материалов P — основных металлов в узле
- Применимый кодекс и пункт — например, "ASME VIII-1 UCS-56"
- Ссылка на процедуру — номер процедуры PWHT и редакция
- Идентификация печи или оборудования нагрева — ID печи, ссылка на калибровку, тип топлива (газ, электрический, сопротивление, индукция)
- Идентификация термопары — номера TC, тип (тип K, тип N), ссылка на сертификат калибровки
- Места крепления термопары — чертёж, показывающий расположение TC на компоненте
- Зарегистрированная температура отпуска — фактическая минимальная и максимальная температура, зарегистрированная во время выдержки
- Время отпуска — фактическое время выдержки при температуре отпуска
- Скорость нагрева и охлаждения — достигнутые максимальные скорости
- Диаграмма время-температура — приложена к сертификату в качестве основной записи доказательств
- Результат — Приемлемо / Не соответствует
- Авторизованная подпись специалиста по термической обработке и утверждение QC производителя
Проверка твёрдости после PWHT
После PWHT часто требуется испытание на твёрдость для подтверждения эффективности обработки при отпуске HAZ. ASME VIII-1 UHA-51 требует испытание на твёрдость для материалов P-4 и P-5. Результаты указываются в отдельном сертификате испытания на твёрдость с перекрёстной ссылкой на сертификат PWHT по идентификатору элемента.
См. подробное руководство: Сертификат испытания на твёрдость
Что произойдет, если температура PWHT упадёт ниже минимальной температуры отпуска во время выдержки?
Если температура падает ниже минимальной указанной температуры отпуска во время периода выдержки, отсчёт времени должен быть перезапущен с момента возврата температуры в допустимый диапазон. Если скачок температуры был значительным или длительным, требуется инженерный анализ для определения того, компенсирует ли дополнительное время выдержки это или требуется повторное PWHT. Диаграмма время-температура должна регистрировать фактический скачок, а несоответствие должно быть документировано.
Можно ли использовать местное PWHT вместо печного PWHT?
Да. ASME VIII-1 UW-40 и ASME B31.3 331.1 допускают местное PWHT с использованием нагрева сопротивлением или индукционного нагрева в конкретных обстоятельствах — обычно для полевых сварок, которые невозможно поместить в печь. Местное PWHT требует более детальной процедуры, указывающей ширину нагреваемой полосы (минимум 75 мм от центральной линии сварного шва в каждом направлении), дополнительные термопары и требования к изоляции. Сертификат должен документировать все эти параметры.
Требуется ли PWHT для аустенитной нержавеющей стали?
Не в смысле снятия напряжений, как для углеродистой стали. Аустенитная нержавеющая сталь не закаляется PWHT в подкритическом диапазоне. Однако отжиг в твёрдом растворе (нагрев до 1040–1120°C и быстрая закалка) может потребоваться после сварки определённых марок для растворения сенсибилизации (осаждение карбидов хрома). Это иная термическая обработка, чем PWHT, и требует собственной документации с другими требованиями по температуре.
Сбрасывает ли PWHT квалификацию испытания на ударную вязкость?
PWHT является дополнительной существенной переменной в соответствии с ASME IX QW-407.1. Если условие PWHT меняется для WPS, требующей испытания на ударную вязкость (например, добавление PWHT, когда PQR был квалифицирован без него, или изменение диапазона температуры PWHT), новый образец для квалификации должен быть обработан PWHT в тех же условиях и испытан на ударную вязкость. PQR должен отражать использованное условие PWHT.
Ready to automate your certificate workflow?
Try TestCert free