Nowa specyfikacja procedury spawania (WPS) do łączenia metali różnorodnych (np. stali nierdzewnej z węglową) w systemach rurowych

Nowa specyfikacja procedury spawania (WPS) do łączenia metali różnorodnych w systemach rurociągów

1.0 Zakres i zastosowanie

To Specyfikacja procedury spawania (WPS) ustala parametry kwalifikacyjne do łączenia stal nierdzewna austenityczna (np. 304/316/L) z stal węglowa (np. A106 Gr.B, A516 Gr.70) w systemach rurociągowych. Procedura uwzględnia wyzwania techniczne związane z spawaniem metali różnorodnych (DMW) , w tym różną rozszerzalność termiczną, migrację węgla oraz zarządzanie naprężeniami resztkowymi.

2.0 Materiały podstawowe

2.1 Kwalifikowane kombinacje materiałów

2.2 Zakres grubości materiału

• Średnica rury : ½" NPS do 48" NPS

• Grubość ściany : 1,6 mm do 50 mm

3.0 Wybór metalu dodatkowego

3.1 Zalecane metale dodatkowe

Tabela: Dobór metalu dodatkowego w zależności od warunków eksploatacji

3.2 Uwagi dotyczące metali wypełniających

• Kontrola migracji węgla : Materiały wypełniające o wysokiej zawartości chromu i niklu zapobiegają dyfuzji węgla

• Zarządzanie rozcieńczeniem : Minimalne rozcieńczenie po stronie stali węglowej wynoszące 30% jest wymagane

• Kontrola ferrytu : 5-12 FN (Ferrite Number) w celu zapobieżenia pęknięciom krystalizacyjnym

4.0 Projektowanie i przygotowanie złącza

4.1 Standardowa konfiguracja złącza

Złącze V-podwójne o kącie pochylenia 37,5°, powierzchni korzenia 1,6 mm i otwarciu korzenia 3,2 mm

4.2 Wymagania przygotowania

• Strona ze stali nierdzewnej : Tylko czyszczenie mechaniczne, brak zanieczyszczenia stalą węglową

• Strona ze stali węglowej : Usunąć całą rdzę, zgorzelinę i farbę w zakresie 25 mm od złącza

• Dopasowanie : Maksymalne niedopasowanie 1,6 mm lub 10% grubości ścianki, zależnie od tego, która wartość jest mniejsza

5.0 Parametry techniki spawania

5.1 Proces spawania: GTAW (korzeń) + SMAW (wypełnienie/nakrycie)

Tabela: Parametry spawania według pozycji

5.2 Wymagania techniczne dotyczące kluczowych aspektów

• Kierunek łuku : Zawsze kierować łuk w stronę stali węglowej

• Umiejscowienie pręta napawalnego : Umieszczać metal spoiny głównie po stronie stali węglowej

• Temperatura międzipasowa : Maksymalnie 150°C, minimalnie 16°C

• Kalapowanie : Lekkie kalapowanie przejść pośrednich jest dozwolone

6.0 Podgrzanie wstępne i temperatura międzipasowa

6.1 Wymagania dotyczące podgrzewania wstępnego

6.2 Kontrola temperatury międzipasowej

• Maksymalne : 150°C dla wszystkich grubości

• Minimalne : 10°C powyżej temperatury podgrzewania wstępnego

• Monitorowanie : Wymagane ciągłe monitorowanie dla grubych przekrojów

7.0 Obróbka cieplna po spawaniu (PWHT)

7.1 Wymagania dotyczące obróbki cieplnej po spawaniu (PWHT)

Tabela: Parametry obróbki cieplnej po spawaniu (PWHT) w zależności od kombinacji materiałów

7.2 Uwagi dotyczące obróbki cieplnej po spawaniu (PWHT)

• Unikać zacierania : Utrzymuj poniżej 425°C dla stali nierdzewnych serii 300

• Migracja węgla : PWHT przyspiesza dyfuzję - zminimalizuj czas przebywania w temperaturze

• Usunięcie oprzyrządowania : Wykonaj PWHT przed usunięciem oprzyrządowania do wyrównania

8.0 Badanie nieniszczące (NDE)

8.1 Wymagane metody badania

• 100% Badanie wizualne : VT zgodnie z AWS D1.1

• Badanie radiograficzne : RT zgodnie z ASME Sec V Art 2

• Badanie cieczą penetrującą : PT na dostępne miejsce spoiny korzennej

8.2 Kryteria akceptacji

• Porowatość : Maksymalnie 3,2 mm średnicy, 6 mm między wskazaniami

• Tropy : Nie dopuszczalne

• Brak pełnej fuzji : Nie dopuszczalne

• Wżery pod spoiną : Maksymalna głębokość 0,8 mm, 0,5 mm dla warunków eksploatacji cyklicznej

9.0 Rekordy kwalifikacyjne procedury (PQR)

9.1 Wymagane testy

• Test wytrzymałości na rozciąganie w kierunku poprzecznym : Minimalna wytrzymałość równa słabszemu metalowi podstawowemu

• Zginanie korzenia i powierzchni : Minimum 4 próbki

• Badanie makroskopowe : Przekrój trawiony

• Pomiary twardości : Twardość Vickersa wzdłuż złącza spawanego

9.2 Granice twardości

• Metal spoiny : ≤ 225 HV

• Stal węglowa HAZ : ≤ 240 HV

• HAZ ze stali nierdzewnej : ≤ 220 HV

10.0 Zagadnienia bezpieczeństwa i ochrony środowiska

10.1 Wymagania dotyczące wentylacji

• Wyciąg lokalny : Wymagany przy wszystkich pracach spawalniczych

• Odsysanie oparów : Obowiązkowy przy spawaniu elektrodą otuloną (SMAW)

• Pomiar jakości powietrza : Wymagane przy spawaniu w ograniczonej przestrzeni

10.2 Transport materiałów

• Stal nierdzewna segregacja : Zapobieganie zanieczyszczeniom z narzędzi stalowych

• Przechowywanie materiałów eksploatacyjnych : Elektrody ER309L należy przechowywać w oryginalnym opakowaniu do momentu użycia

• Czystość : Wymagane czyszczenie alkoholem powierzchni ze stali nierdzewnej

11.0 Ograniczenia i zasady postępowania

11.1 Ograniczenia procesu

• Brak cięcia gazowego na przygotowanych krawędziach

• Bez zgrzewania łukiem węglowym ze strony stali nierdzewnej

• Minimum 3 przejścia dla grubości ścianki > 12 mm

11.2 Ograniczenia serwisowe

• Niezdany do obsługi śmiertelnie niebezpiecznej bez dodatkowego badania

• Ograniczenie temperatury : -29°C do 425°C

• ograniczenie pH : Nie nadaje się do usług korozyjnych powyżej 50°C

12.0 Przewodnik po rozwiązywaniu problemów

12.1 Typowe problemy i rozwiązania

13.0 Rekordy i dokumentacja

13.1 Wymagana dokumentacja

• Wps : Ta specyfikacja

• PQR : Rekord kwalifikacyjny wspierającego procedury

• WPQ : Kwalifikacje wydajnościowe spawacza

• Raporty NDE : Wszystkie wyniki badań

• Wykresy obróbki cieplnej : Ciągłe rejestrowanie dla obróbki cieplnej po spawaniu

13.2 Okres przechowywania

• Minimum 5 lat dla wszystkich zapisów

• Okres eksploatacji obiektu dla zastosowań krytycznych dla bezpieczeństwa