Cauruļu-līdz-cauruļu lokšņu metināšana siltummaiņos: kvalifikācija un izplatītākie defekti

Šajā rokasgrāmatā ir izskaidrots, kā ASME IX sadaļa kvalificē cauruļu{0}}uz-cauruļu lokšņu metināšanu, kuru konstrukcijas kodeksi nosaka, ka šī kvalifikācija ir obligāta, un konkrētie defektu režīmi, kas inspektoriem un ražotājiem ir jākontrolē, lai izvairītos no dārgas pārstrādes.

Kāpēc cauruļu{0}}uz-cauruļu loksnēm metināšanai ir nepieciešama atsevišķa kvalifikācija no rievu metināšanas šuvēm?

Caurules -to-caurules loksnes savienojumiem ir nepieciešama īpaša kvalifikācija, jo to ģeometrija, piekļuve un atteices režīms būtiski atšķiras no standarta rievu metinājuma, un netiek automātiski pierādīts, ka metinātājs vai procedūra, kas kvalificēta ar plakanu rievu kuponu, šajā konfigurācijā spēj radīt stabilu, necaurlaidīgu{2}}savienojumu.

Rievu metināšanas testa kupons tiek metināts atklātos, netraucētos apstākļos ar pilnīgu piekļuvi abām savienojuma pusēm. Caurules -un-caurules loksnes savienojums tiek metināts cieši norobežotā gredzenveida telpā starp caurules sienu un urbto caurules loksnes caurumu, bieži vien ar blakus esošajiem caurules caurumiem tikai milimetru attālumā un ar piekļuvi tikai no vienas puses. Pati caurules siena ir plāna - bieži mazāka par 3 mm -, tādēļ tā ir ļoti jutīga pret izdegšanu-, savukārt caurules loksne ir biezs bloks, kas darbojas kā liela siltuma izlietne, radot nevienmērīgu siltuma sadalījumu savienojumā.

Šie apstākļi rada defektu režīmus - izdegšanu-, saplūšanas trūkumu savienojuma saknē un nepietiekamu minimālo noplūdes ceļu -, kas vienkārši nenotiek metināšanā ar atvērtu rievu, tāpēc ASME IX sadaļā caurules -uz-caurules lokšņu metināšana drīzāk tiek uzskatīta par savu rievu metināšanu, nevis iekļaušanu standarta kategorijā.

Kādi ir divi kvalifikācijas ceļi ASME IX sadaļā?

ASME IX sadaļa piedāvā divus atšķirīgus ceļus, lai kvalificētu cauruļu -uz-cauruļu lokšņu metināšanas procedūras un metinātājus: demonstrācijas makets saskaņā ar QW-193 vai parasto rievu vai šķautņu metināšanas testu saskaņā ar QW-202 ar piemērojamo būvniecības kodu, kas nosaka, kurš maršruts ir obligāts.

Kvalifikācijas maršrutu salīdzinājums

Atbilstoši ASME IX sadaļai QW-202.6 un VIII sadaļai, 1. nodaļai UW-28(b)/UW-29 (2021. gada izdevums); 2. nodaļas para. 6.3.4. Būtiski mainīgie procedūras kvalifikācijai ir doti QW-288; metinātāja un metinātāja veiktspējas kvalifikācijas būtiskie mainīgie ir doti QW-387 un QW-388. Pirms kvalifikācijas maršruta atlases vienmēr apstipriniet pašreizējā izdevuma prasības un visus klientam raksturīgās ignorēšanas.

Abas būtiskās -mainīgo tabulas ir piemērojamas kombinācijā ar pamata metināšanas-procesa tabulām. Piemēram, procedūrai GTAW caurule-to{4}}caurules loksnei ir jāatbilst gan standarta GTAW mainīgajiem QW-256 tabulā, gan caurules -līdz-caurules loksnēm raksturīgajiem mainīgajiem QW-288.1 tabulā, kas attiecas uz tādiem elementiem kā caurules ārējais diametrs, cauruļu savienojuma nosacījumi un cauruļu savienojuma nosacījumi.

Cik metināto šuvju ir nepieciešams un kas tām jāiztur?

Ja tiek izmantots QW-193 makets, ir jāizgatavo vismaz piecas metināšanas šuves, un katrai no tām ir jāiztur vizuāla pārbaude, šķidruma caurlaidības pārbaude un makro-sekcijas pārbaude -, viena neveiksmīga metināšana padara visu maketu nederīgu un ir nepieciešama pilnīga atkārtota metināšana, nevis vietas remonts.

Vizuāla pārbaude (QW-193.1.1): tiek veikta bez palielinājuma, pārbaudot pilnīgu saplūšanu, izdegšanu, porainību un plaisāšanu.

Šķidruma caurlaidības pārbaude (QW-193.1.2): saskaņā ar ASME V sadaļas 6. pantu, ko veic kvalificēts personāls, lai noteiktu virsmas plīšanas pārtraukumus, kas nav redzami ar neapbruņotu aci.

Makro-sekcijas pārbaude (QW-193.1.3): makets tiek sadalīts cauri tā diametram, lai atklātu četras virsmas, pēc tam tiek pārbaudīts ar 10x līdz 20x palielinājumu, lai pārbaudītu pilnīgu saplūšanu, plaisu neesamību un - kritiski – vai minimālais noplūdes ceļš atbilst konstrukcijas prasībām.

Pašam maketa komplektam būtībā ir jādublē caurules caurumu konfigurācija un savienojuma konstrukcija, kas tiks izmantota ražošanā, ievērojot QW-288 būtiskus mainīgos — tas nozīmē, caurules diametram, caurules biezumam un savienojuma ģeometrijai ir jāatspoguļo faktiskais būvējamais siltummainis, nevis jebkurš ērts testa paraugs.

VIII sadaļas 1. nodaļa salīdzinājumā ar 2. nodaļu: kad QW-193 ir obligāts?

ASME VIII sadaļas 2. nodaļa nosaka, ka QW-193 makets ir obligāts cauruļu-caurules loksnes metināšanas procedūras kvalifikācijai, savukārt VIII sadaļas 1. nodaļa atstāj to kā ražotāja iespēju, un šī atšķirība ir viens no svarīgākajiem un visbiežāk pārprastajiem punktiem siltummaiņa ražošanas plānošanā.

Saskaņā ar ASME 1. nodaļas UW-28/UW-29 (2021. gada izdevums), VIII nodaļas 2. paragrāfu. 6.3.4 un I sadaļas PFT-12. Klientu tehniskās specifikācijas bieži uzliek QW-193 pat tad, ja bāzes kods to neprasa — pirms kvalifikācijas plāna pabeigšanas vienmēr pārbaudiet pirkuma pasūtījumu un projekta metināšanas specifikāciju.

Kādi ir visizplatītākie cauruļu{0}}un-cauruļu lokšņu metināšanas šuvju defekti?

Defekti, kas visbiežāk apdraud caurules -un-caurules lokšņu savienojumus, ir saplūšanas trūkums caurules-un-caurules loksnes saskarnē, caurules-sienas izdegšana-, nepietiekams minimālais noplūdes ceļš, porainība un karstuma dēļ katras caurules plaisāšana- un {{8} savienojums tiek metināts atsevišķi ar roku vai ar orbitālo galviņu, defektu biežumam ir tendence palielināties līdz ar nogurumu, nekonsekventu savienojuma pielāgošanos-un nepietiekamu virsmas sagatavošanu lielam cauruļu skaitam.

Kļūdu režīmi un noteikšanas metodes, kas atbilst ASME IX sadaļas QW{1}}193.1 prasībām un nozares pieredzei čaulu un cauruļu siltummaiņu ražošanā un remontā.

Sēra atgūšanas, rafinēšanas un procesa dzesēšanas lietojumos gūtā pieredze liecina, ka atkārtotas caurules -uz-caurules loksnes noplūdes bieži izraisa caurlaidības un saplūšanas trūkumu, kas radušies sākotnējās ražošanas laikā, - defekti, kurus ir grūti noteikt tikai ar ražošanas NDE un kas mēdz atklāties tikai pēc atkārtotas termiskās cikla no plaisām līdz neizmantotām saknēm.

Kā tiek pārbaudīts minimālais noplūdes ceļš (MLP) un kāpēc tas ir svarīgi?

Minimālais noplūdes ceļš ir īsākais attālums jebkurā virzienā no caurules saknes -līdz-caurules loksnes metinājuma šuvei līdz tuvākajai brīvajai virsmai, un tas ir svarīgi, jo tas ir izmērs, kas nosaka, vai stiprais-metinātais savienojums patiešām var saturēt spiedienu un novērst šķērs{3}}piesārņojumu -, kamēr vizuāli var pārbaudīt mazizmēra MLP savienojumu. pamats.

MLP tiek pārbaudīts, sadalot kvalifikācijas maketu cauri tā diametram, atklājot metinājuma šķērsgriezumu- un izmērot kausētais ceļu ar 10x līdz 20x palielinājumu pret aprēķināto minimumu no projektēšanas pamata.

Maksimālā ieskaitītā MLP vērtība ir ierobežota pie caurules sienas biezuma neatkarīgi no tā, cik daudz papildu metinātā metāla ir nogulsnēts ārpus šī izmēra.

Gareniskās skrambas uz caurules ārējās virsmas vai caurules loksnes cauruma tiek uzskatītas par paaugstinātu risku maketa novērtēšanas laikā, jo skrāpējums, kas iet paralēli savienojumam, var radīt noplūdes ceļu, kas pilnībā apiet metinājuma saplūšanas zonu.

Tā kā MLP var apstiprināt tikai destruktīvi -, atverot reprezentatīvu maketu -, tas tiek pārbaudīts procedūras kvalifikācijas laikā, nevis katrā ražošanas savienojumā. Tieši tāpēc disciplinēta, atkārtojama procesa kontrole ražošanas metināšanas laikā ir tik svarīga: tiklīdz WPS ir kvalificēts ar pierādītu MLP, ražošanas metināšanas šuves ir jāveic tajā pašā būtiskajā -mainīgā aploksnē, lai tās paliktu derīgas.

Kuras pārbaudes metodes pirms palaišanas uztver caurules{0}}uz-caurules loksnes defektiem?

Slāņveida pārbaudes secība - vizuālā pārbaude, šķidruma caurlaidības tests un hēlija noplūdes pārbaude - konstatē lielāko daļu cauruļu-līdz-caurules loksnes defektu, pirms siltummaiņa komplekts tiek aizvērts un nodots ekspluatācijā, un hēlija noplūdes pārbaude piedāvā vislielāko jutību pret cauruļu-viena veida savienojuma sienām.

Katrai ražošanas metinājuma šuvei tiek veikta vizuāla pārbaude kā pirmais-caurlaidības ekrāns-izdegšanai, nepilnīgai saplūšanai un virsmas porainībai.

Šķidruma caurlaidības tests, kas veikts saskaņā ar ASME V sadaļas 6. pantu, atklāj virsmas plaisas un porainību, kas nav redzama ar neapbruņotu aci, un parasti tiek izmantota gan saknes, gan pēdējai caurlaidei.

Hēlija noplūdes pārbaude rada spiedienu siltummainī ar 5–10 psi hēlija spiedienu un izmanto masas spektrometru, lai noteiktu noplūdes ātrumu, kas ir daudz mazāks, nekā var atrisināt hidrostatiskajā testā, jo hēlija atoms ir pietiekami mazs, lai izietu cauri pārtraukumiem, kas neizlaiž ūdeni. Šo testu parasti veic pēc visas caurules -galu metināšanas, bet pirms caurules izplešanās, lai tiktu novērtēta tikai metināšana -, nevis mehāniskā izplešanās -.

Neviena metode neuztver katru defekta režīmu: vizuālā un šķidruma caurlaidības pārbaude ir efektīva virsmas -savienojuma pārrāvumiem, taču zemūdens saplūšanas trūkumu vai mazizmēra MLP var apstiprināt tikai ar destruktīvu makro{1}}sekciju kvalifikācijas laikā. Tāpēc kvalifikācijas pārbaude un ražošanas NDE ir papildinoša, nevis lieka - kvalifikācija pierāda, ka procedūra spēj radīt stabilu savienojumu, un ražošanas NDE apstiprina, ka spēja tika konsekventi izpildīta visā cauruļu skaitā.

Kāpēc kvalifikācijai ir lielāka nozīme cauruļu{0}}un-cauruļu lokšņu savienojumiem nekā parastajiem cauruļvadu metinājumiem?

Caurules -to-caurules loksnes kvalifikācijas stingrība ir svarīgāka nekā parastajām cauruļvadu šuvēm, jo viens sistemātisks defekts, kas atklāts pēc izgatavošanas, var prasīt no jauna-caurules komplektu, un tā kā katrs siltummainis var saturēt simtiem līdz tūkstošiem atsevišķu savienojumu, kas sametināti ar vienu un to pašu procedūru -, kas nozīmē, ka viens vājš metinātājs vai metinātājs nerodas. tas ražo daudz.

Cauruļvada apkārtmēra metinājuma defekts parasti ir izolēts remonts. Turpretim caurules -uz-caurules loksnes defektu režīms, ko izraisa kļūdaina procedūra vai nekvalificēta tehnika, ir sistēmisks: ja savienojuma konstrukcija, siltuma ievade vai virsmas sagatavošanas posms, kas izraisīja vienu bojājumu, tika konsekventi piemērots saišķī, ​​katrs šādos apstākļos metinātais savienojums ir aizdomīgs.

Ieguldījumi pareizi kvalificētā WPS, atbilstoši apmācītos un pārbaudītos metinātājos un disciplinētā ražošanas pārbaužu secībā ir zemākas-izmaksas, salīdzinot ar atklāšanu - pēc palaišanas vai, vēl ļaunāk, pēc vairāku gadu termiskās cikla ekspluatācijas laikā -, ka liela daļa cauruļu komplekta ir jānomaina.

Bieži uzdotie jautājumi

Q: Vai ASME VIII nodaļas 1. nodaļai ir nepieciešama QW-193 maketa kvalifikācija cauruļu-loksnes metinātām šuvēm?

A: Nr. 1. nodaļa atstāj QW-193 kā ražotāja iespēju; rievu metināšanas tests atbilstoši QW-202.2 un QW-202.4 ir pieņemama alternatīva, ja vien klienta tehniskajā specifikācijā nav prasīts maketa maršruts.

Q: Cik cauruļu ir jāmetina un jātestē, lai kvalificētu caurules -uz-caurules loksnes procedūru pēc maketa?

A: Jāizgatavo vismaz piecas metinātās šuves, un visām piecām ir jāiztur vizuālā, šķidruma caurlaidības un makro{0}}sekcijas pārbaude vienā QW-193.2. Jebkura atsevišķa kļūme padara visu maketu nederīgu, un ir nepieciešama pilnīga atkārtota metināšana.

Q: Kas ir minimālais noplūdes ceļš un kāpēc tas ir ierobežots caurules sienas biezumā?

A: Minimālais noplūdes ceļš ir īsākais kausētais attālums no metinājuma saknes līdz tuvākajai brīvajai virsmai. Tas ir pārklāts ar caurules sieniņu biezumu, jo tā ir savienojuma noplūdes-saprobežotā šķērsgriezuma-fiziskā robeža neatkarīgi no tā, cik daudz papildu metinātā metāla ir nogulsnēts.

Q: Vai metinātājs, kurš ir kvalificēts ar rievu metināšanas kuponu, var metināt cauruli{0}}uz-caurules loksnes savienojumiem saskaņā ar WPS, kas kvalificēts saskaņā ar QW-193 maketu?

A: Jā, ja piemērojamais būvniecības kodekss pats par sevi neprasa QW-193 veiktspējas kvalifikācijai. Procedūras kvalifikācija un izpildes kvalifikācija tiek uzskatīta par savstarpēji izslēdzošām prasībām ASME IX sadaļā.

Q: Kāpēc hēlija noplūdes pārbaudei priekšroka tiek dota, nevis hidrostatiskajai pārbaudei cauruļu{0}}uz-cauruļu lokšņu šuvēm?

A: Hēlija mazais atomu izmērs ļauj tam iziet cauri pārrāvumiem, ko nevar atklāt ar hidrostatisko (ūdens) testu, tādējādi nodrošinot hēlija noplūdes testēšanai ievērojami lielāku jutību, lai pirms palaišanas identificētu malas vai daļēji kausētas caurules -un-caurules loksnes savienojumus.