Термичната обработка след заваряване е едно от най-взискателните приложения за пещи с подемно подаване – и такова, при което цената на грешното ѝ изпълнение се измерва в повредени съдове под налягане, бракувани топлообменници и бракувани тежки конструкции на стойност стотици хиляди долари.
MONTE INTELLIGENCE е доставила пещи с подвижно подаване за приложения PWHT на производители в Китай, Югоизточна Азия и Близкия изток. Тези пещи обработват заваръчни конструкции, вариращи от 5-тонни корпуси на съдове под налягане до 80-тонни реакторни колони. Тази статия разглежда изискванията за проектиране на пещта, процедурната дисциплина и документацията за съответствие с кода, които разделят успешната PWHT пещ от отговорност.
PWHT се изисква от строителните норми — ASME Section VIII за съдове под налягане, ASME B31.3 за технологични тръбопроводи, AWS D1.1 за структурно заваряване — когато дебелината на основния метал надвишава определените граници, когато работната среда включва водородна или корозия под напрежение, или когато проектната спецификация го изисква, независимо от изискванията на нормите. Целта на PWHT е да намали остатъчните напрежения от заваряването, да отмени микроструктурата на зоната, засегната от топлина, и в някои случаи да намали риска от напукване, предизвикано от водород.
Термичният цикъл за PWHT има три фази, които пещта трябва да изпълни прецизно. Първо, фазата на нагряване — пещта трябва да повиши температурата на детайла от околната температура до температурата на затопляне с контролирана скорост. Раздел VIII на ASME определя максимална скорост на нагряване от 222°C на час, разделена на дебелината в инчове, до максимум 222°C на час, над 315°C. За заварка с дебелина 50 mm (2 инча) това означава максимална скорост на нагряване от 111°C на час над 315°C.
Второ, фазата на накисване — детайлът трябва да се държи при определената температура на накисване за минимално време. ASME Section VIII определя минимално време на накисване от един час на 25 mm (1 inch) дебелина, с минимум 30 минути. Температурата на накисване зависи от основния материал. За въглеродни стомани P-No. 1 минималната температура на накисване е 593°C (1100°F). За Cr-Mo стомани P-No. 4 тя варира от 675-730°C в зависимост от съдържанието на хром.
Трето, фазата на охлаждане — детайлът трябва да се охлади от температурата на накисване до под 315°C с контролирана скорост. Максималната скорост на охлаждане е 278°C на час, разделена на дебелината в инчове, до максимум 278°C на час, над 315°C. Под 315°C детайлът може да се охлади на неподвижен въздух.
Тези изисквания за скорост на нагряване и охлаждане са това, което прави проектирането на PWHT пещта предизвикателство. За 80-тонната реакторна колона, спомената по-горе, с дебелина на заварката 100 mm, максималната скорост на нагряване над 315°C е само 56°C на час. Целият цикъл на PWHT - нагряване от околната температура до 620°C, накисване за 4 часа, охлаждане до 315°C - отнема 28-32 часа. Пещта трябва да поддържа равномерност на температурата по цялата дължина и напречно сечение на детайла през целия този цикъл.
Равномерността на температурата е параметърът за производителност на пещта, който определя качеството на PWHT. Раздел VIII на ASME изисква температурната разлика между две точки на детайла по време на периода на накисване да не надвишава 65°C (150°F) за повечето материали. За 12-метрова реакторна колона в пещ с подово помещение, постигането на тази равномерност изисква внимателно разположение на горелката, проектиране на рециркулационен вентилатор и разделяне на контролните зони.
Обикновено разделяме големите PWHT пещи с подово отопление на 4 до 8 независимо контролирани температурни зони, всяка със собствена горелка или нагревателен елемент, собствен вход за термодвойка и собствен PID контролер. Зоновите контролери комуникират с централен контролер за управление, който координира линейното увеличаване на зададената точка, за да поддържа зададените скорости на нагряване и охлаждане, като същевременно запазва температурните разлики между зоните в допустимите граници.
Поставянето и закрепването на термодвойките е измервателното звено в контролната верига. Кодексът изисква термодвойките да бъдат закрепени към детайла, а не да се носят в атмосферата на пещта. За дебели профили термодвойките трябва да се закрепят на мястото на заваряване, защото там температурата е най-критична. Методите за закрепване включват капацитивно заваряване с разряд (за предпочитане за постоянни термодвойки), скоби за маркучи (за временни термодвойки върху по-малки части) и телени връзки (за неудобни геометрии).
Броят на необходимите термодвойки зависи от размера на детайла и изискванията на кода. ASME, раздел VIII, изисква минимум една термодвойка за първите 3 метра от дължината на детайла и една допълнителна термодвойка за всеки допълнителни 3 метра, като общият брой е минимум три. 10-метров съд изисква четири термодвойки. Всяка термодвойка трябва да бъде свързана към калибрирано записващо устройство, което отпечатва или регистрира температурата през целия цикъл.
Калибрирането е документалната основа за осигуряване на качеството на PWHT. Всяка термодвойка, използвана за PWHT, трябва да бъде калибрирана спрямо проследим стандарт в рамките на предходните 12 месеца. Уредът за запис на температурата трябва да бъде калибриран в рамките на предходните 6 месеца. Самата пещ трябва да се подлага на ежегодно изследване за еднородност на температурата (TUS), съгласно AMS 2750 или еквивалентен стандарт, за да се провери дали пещта постига необходимата еднородност при условия на натоварване.
Конфигурацията на натоварването влияе върху равномерността на температурата, както и конструкцията на пещта. Детайл, поставен близо до стената на пещта, може да има различна температура от такъв, поставен в центъра. Детайл, който блокира рециркулационния въздушен поток, може да създаде студена точка надолу по веригата. Спецификацията за PWHT трябва да включва диаграма на натоварване, която да разглежда тези проблеми, а вагонът с талига трябва да има маркирани места за опори на детайлите, за да се осигури равномерно натоварване от един цикъл до следващия.
Пещите MONTE INTELLIGENCE PWHT с подвижен под са проектирани с оглед на тези изисквания на кода. Стандартният ни дизайн включва многозонов температурен контрол, вентилатори за рециркулация с голям обем (обикновено 3-6 рециркулации в минута), калибрирани входове за термодвойки и системи за регистриране на данни, които автоматично генерират необходимата документация по кода.
За предложение за PWHT пещ, специфично за вашите производствени изисквания, свържете се с helenxu@cnlymonte.com.
