Neue Schweißverfahrensspezifikation (WPS) zum Verbinden unterschiedlicher Metalle (z. B. Edelstahl mit Kohlenstoffstahl) in Rohrleitungssystemen

Neue Schweißverfahrensspezifikation (WPS) für das Verbinden von ungleichen Metallen in Rohrleitungssystemen

1.0 Geltungsbereich und Anwendung

Dies Schweißverfahrensspezifikation (WPS) legt qualifizierte Parameter für das Verbinden fest austenitischer Edelstahl (z. B. 304\/316\/L) mit kohlenstoffstahl (z. B. A106 Gr.B, A516 Gr.70) in Rohrleitungssystemen. Das Verfahren berücksichtigt die technischen Herausforderungen im Zusammenhang mit schweißen ungleicher Metalle (DMW) , einschließlich unterschiedlicher thermischer Ausdehnung, Kohlenstoffmigration und Verwaltung von Eigenspannungen.

2.0 Grundwerkstoffe

2.1 Qualifizierte Werkstoffkombinationen

2.2 Werkstoffdickenbereich

• Rohrdurchmesser : ½" NPS bis 48" NPS

• Wanddicke : 1,6 mm bis 50 mm

3.0 Auswahl der Zusatzwerkstoffe

3.1 Empfohlene Zusatzwerkstoffe

Tabelle: Auswahl der Zusatzwerkstoffe basierend auf Einsatzbedingungen

3.2 Füllmetallüberlegungen

• Kohlenstoffmigration kontrollieren : Füllstoffe mit hohem Chrom-Nickel-Gehalt verhindern Kohlenstoffdiffusion

• Dilutionsmanagement : Mindestens 30 % Verdünnung auf der Kohlenstoffstahlseite erforderlich

• Ferritkontrolle : 5-12 FN (Ferritzahl), um Erstarrungsrisse zu vermeiden

4.0 Konstruktion und Vorbereitung von Schweißverbindungen

4.1 Standard-Schweißnahtkonfiguration

Einzel-V-Fase mit 37,5°-Anschliffwinkel, 1,6 mm Steg und 3,2 mm Fügeabstand

4.2 Vorbereitungsvorgaben

• Seite aus rostfreiem Stahl : Nur mechanische Reinigung, keine Kontamination mit Kohlenstoffstahl

• Seite aus Kohlenstoffstahl : Entfernen Sie vollständig Schuppen, Rost und Farbe im Bereich von 25 mm um das Schweißgut

• Fügen : Maximale Fehlausrichtung 1,6 mm oder 10 % der Wanddicke, je nachdem, welcher Wert kleiner ist

5.0 Schweißtechnikparameter

5.1 Schweißverfahren: GTAW (Root) + SMAW (Fill/Cap)

Tabelle: Schweißparameter nach Position

5,2 Kritische Technikanforderungen

• Lichtbogenrichtung : Lichtbogen immer in Richtung Kohlenstahelseite führen

• Auftragshöhe : Schweißmetall vorwiegend auf Kohlenstahelseite auftragen

• Zwischenpass-Temperatur : Maximal 150°C, minimal 16°C

• Klopfen : Leichtes Klopfen der Zwischenpässe ist erlaubt

6.0 Vorwärmen und Zwischenpass-Temperatur

6.1 Vorwärmvoraussetzungen

6.2 Kontrolle der Zwischenlagentemperatur

• Maximum : 150°C für alle Wanddicken

• Minimum : 10°C über der Vorwärmtemperatur

• Überwachung : Kontinuierliche Überwachung bei dicken Querschnitten erforderlich

7.0 Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT)

7.1 Anforderungen an die Wärmebehandlung nach dem Schweißen

Tabelle: PWHT-Parameter basierend auf Werkstoffkombination

7.2 PWHT-Hinweise

• Empfindlichkeitsbildung vermeiden : Unter 425°C halten für Edelstahl der 300er-Serie

• Kohlenstoffmigration : PWHT beschleunigt die Diffusion – Verweildauer bei Temperatur minimieren

• Demontage der Halterung : PWHT vor dem Entfernen der Ausrichtvorrichtungen durchführen

8.0 Zerstörungsfreie Prüfung (NDE)

8.1 Erforderliche Prüfmethoden

• 100% Sichtprüfung : VT gemäß AWS D1.1

• Röntgenprüfung : RT gemäß ASME Sec V Art 2

• Farbeindringprüfung : PT an zugänglichen Wurzelnahtstellen

8.2 Akzeptanzkriterien

• Porosität : Maximaler Durchmesser 3,2 mm, 6 mm zwischen Anzeigen

• Risse : Keine zulässig

• Unvollständige Verschmelzung : Keine zulässig

• Unterschnitt : Maximale Tiefe 0,8 mm, 0,5 mm für zyklischen Betrieb

9.0 Verfahrensprüfprotokolle (PQR)

9.1 Erforderliche Prüfungen

• Querzugversuch : Mindestfestigkeit entspricht dem schwächeren Grundwerkstoff

• Wurzel- und Gesichtsbiegeprüfung : 4 Proben mindestens

• Makroskopische Untersuchung : Geätzter Querschnitt

• Härtemessung : Vickershärte quer zur Schweißnaht

9.2 Härtegrenzen

• Schweißmetall : ≤ 225 HV

• WZG Kohlenstoffstahl : ≤ 240 HV

• HAZ rostfreier Stahl : ≤ 220 HV

10.0 Sicherheits- und Umweltaspekte

10.1 Lüftungsanforderungen

• Lokale Abluft : Erforderlich für alle Schweißarbeiten

• Rauchabsaugung : Erforderlich für SMAW-Arbeiten

• Luftüberwachung : Erforderlich beim Schweißen in engten Räumen

10.2 Materialhandhabung

• Stahlsortenreinliche Trennung : Vermeiden Sie Kontamination durch Werkzeuge aus unlegiertem Stahl

• Lagern von Verbrauchsmaterialien : ER309L muss bis zur Verwendung in der Originalverpackung aufbewahrt werden

• Sauberkeit : Reinigung mit Alkohol für Edelstahloberflächen erforderlich

11.0 Verfahrensbeschränkungen und -verbote

11.1 Prozessbedingte Einschränkungen

• Kein Schneiden mit Oxyacetylen an vorbereiteten Kanten

• Kein Kohlenstoff-Lichtbogen-Nuten auf der Edelstahlseite

• Mindestens 3 Durchgänge für Wanddicke > 12 mm

11.2 Dienstbeschränkungen

• Nicht qualifiziert für tödlichen Dienst ohne zusätzliche Prüfung

• Temperaturbegrenzung : -29 °C bis 425 °C

• pH-Begrenzung : Nicht geeignet für ätzenden Dienst über 50 °C

12.0 Fehlerbehebungsanleitung

12.1 Häufige Probleme und Lösungen

13,0 Aufzeichnungen und Dokumentation

13,1 Erforderliche Dokumentation

• WPS : Diese Spezifikation

• PQR : Unterstützender Qualifizierungsnachweis für das Schweißverfahren

• WPQ : Qualifikationsnachweis des Schweißers

• NDE-Berichte : Alle Prüfungsergebnisse

• Wärmebehandlungsdiagramme : Kontinuierliche Aufzeichnung für PWHT

13.2 Aufbewahrungszeit

• Mindestens 5 Jahre für alle Aufzeichnungen

• Lebensdauer der Anlage für sicherheitskritische Anwendungen