Putkien-–-putkien hitsaus lämmönvaihtimissa: pätevyys ja yleiset viat

Tässä oppaassa kerrotaan, kuinka ASME Section IX hyväksyy putkien-to-putken hitsauksen, mitkä rakennusmääräykset tekevät hyväksynnästä pakolliseksi, ja tarkastajien ja valmistajien on valvottava kalliita korjauksia välttääkseen.

Miksi putken{0}}--putkien hitsaus vaatii erillistä pätevyyttä urahitsauksista?

Putken---putken liitokset edellyttävät erityistä pätevyyttä, koska niiden geometria, pääsy ja vikatila eroavat olennaisesti tavallisesta urahitsauksesta, eikä litteään uraan hyväksyttyä hitsauskonetta tai menetelmää automaattisesti todisteta pystyvän tuottamaan tiivistä ja tiivistä liitosta tässä kokoonpanossa.

Urahitsauksen testikuponki hitsataan avoimissa, esteettömissä olosuhteissa siten, että liitoksen molemmille puolille on täysi pääsy. Putki---putkiliitos hitsataan tiukasti suljetussa rengasmaisessa tilassa putken seinämän ja poratun putkilevyn reiän väliin, usein vierekkäisten putken reikien ollessa vain millimetrien päässä ja pääsy vain toiselta puolelta. Itse putken seinämä on ohut - usein alle 3 mm -, joten se on erittäin herkkä palamaan-läpi, kun taas putkilevy on paksu lohko, joka toimii suurena jäähdytyselementtinä ja luo epätasaisen lämmön jakautumisen liitoksen poikki.

Nämä olosuhteet luovat vikatiloja - läpipalamisen-, sulamisen puuttumisen liitoksen juuressa ja riittämättömän minimivuotopolun -, joita ei yksinkertaisesti esiinny avourahitsauksessa, minkä vuoksi ASME Section IX käsittelee putken-to-putken arkkihitsausta mieluummin kuin omaksi täyttö- tai täyttösääntökseen.

Mitkä ovat ASME-osan IX kaksi pätevyyspolkua?

ASME Section IX tarjoaa kaksi erilaista reittiä putkien -putken-hitsausmenetelmien ja hitsaajien hyväksymiseen: esittelymalli QW-193:n mukaisesti tai perinteinen ura- tai filehitsaustesti QW-202:n mukaisesti, ja sovellettava rakennuskoodi määrittää, mikä reitti on pakollinen.

Karsintareitin vertailu

ASME Section IX QW-202.6 ja Section VIII Division 1 UW-28(b)/UW-29 (2021-versio) mukaan; Division 2 para. 6.3.4. Proseduurin pätevyyden olennaiset muuttujat on annettu QW-288; hitsaajan ja hitsausoperaattorin suorituskyvyn pätevyyden olennaiset muuttujat on annettu QW-387 ja QW-388. Vahvista aina nykyisen version vaatimukset ja mahdolliset asiakaskohtaiset ohitukset ennen kuin valitset kelpuutusreitin.

Molempia tärkeitä{0}}muuttujataulukoita sovelletaan yhdessä perushitsaus-prosessitaulukoiden kanssa. Esimerkiksi GTAW-putki-putkeen-putkeen -menettelyn on täytettävä sekä taulukon QW-256 standardit GTAW-muuttujat että taulukon QW-288.1 putki-putkelle

Kuinka monta mallihitsausta vaaditaan ja mitä niiden on läpäistävä?

Käytettäessä QW-193 mallireittiä on tuotettava vähintään viisi hitsiä ja jokaisen on läpäistävä silmämääräinen tarkastus, nesteen tunkeutumistesti ja makro-leikkaustutkimus -, yksi epäonnistunut hitsi mitätöi koko mallin ja vaatii täydellisen uudelleenhitsauksen, ei pistekorjausta.

Silmämääräinen tutkimus (QW-193.1.1): suoritetaan ilman suurennusta, täydellisen sulamisen, läpipalamisen, huokoisuuden ja halkeilun tarkistaminen.

Nesteläpäisytutkimus (QW-193.1.2): pätevän henkilöstön suorittama ASME:n osan V, artiklan 6 mukaisesti, havaitsemaan pintaa rikkovia epäjatkuvuuksia, jotka eivät näy paljaalla silmällä.

Makro-leikkauksen tarkastus (QW-193.1.3): malli leikataan halkaisijansa läpi neljän pinnan paljastamiseksi, minkä jälkeen se tutkitaan 10-20-kertaisella suurennuksella täydellisen yhteensulautumisen, halkeilun puuttumisen ja - kriittisesti - että vähimmäisvuotopolku täyttää suunnitteluvaatimukset.

Itse mallikokoonpanon on olennaisesti kopioitava tuotannossa käytettävä putken reikäkokoonpano ja liitosrakenne QW-288 olennaisen muuttujan rajoissa – eli putken halkaisijan, putkilevyn paksuuden ja liitoksen geometrian on edustettava todellista rakennettavaa lämmönvaihdinta, ei vain mitä tahansa sopivaa testikappaletta.

Osa VIII Division 1 vs. Division 2: Milloin QW-193 on pakollinen?

ASME Section VIII Division 2 tekee QW-193-mallin pakolliseksi putkien-putken ja putkien välisen hitsausmenettelyn hyväksynnässä, kun taas Osa VIII Division 1 jättää sen valmistajan valinnaksi, ja tämä ero on yksi seuranneimmista ja useimmin väärinymmärretyistä kohdista lämmönvaihtimen valmistuksen suunnittelussa.

ASME Section VIII Division 1 UW-28/UW-29 (2021-versiosta eteenpäin), Section VIII Division 2 para. 6.3.4 ja Section I PFT-12 mukaan. Asiakkaan tekniset tiedot edellyttävät usein QW-193:a, vaikka peruskoodi ei sitä edellytä – tarkista aina ostotilaus ja projektihitsausspesifikaatio ennen pätevöintisuunnitelman viimeistelyä.

Mitkä ovat yleisimmät viat putkien{0}}ja-putkien hitsauksissa?

Viat, jotka useimmiten vaarantavat putken---putkien liitokset ovat liitoksen puute putken-ja-putken välisessä rajapinnassa, putken-seinän palaminen-, riittämätön vähimmäisvuotoreitti, huokoisuus ja lämmön aiheuttama halkeama - ja 7}f{8}putki liitos hitsataan yksitellen käsin tai orbitaalipäällä, vikatiheydellä on taipumus nousta väsymisen, epäjohdonmukaisen liitoksen-sovituksen ja riittämättömän pinnan valmistelun seurauksena suuressa putkimäärässä.

Vikatilat ja havaitsemismenetelmät ovat ASME Section IX QW-193.1 -vaatimusten mukaisia ​​ja alan kokemusta kuori-putkilämmönvaihtimien valmistuksesta ja korjauksesta.

Rikin talteenotto-, jalostus- ja prosessijäähdytyssovelluksista saadut kokemukset osoittavat, että toistuvat putkesta -putkeen-putkeen vuodot johtuvat usein alkuperäisen valmistuksen aikana ilmenneen tunkeutumisen puutteesta ja fuusion puutteesta - vioista, joita on vaikea havaita pelkällä tuotanto-NDE:llä ja jotka yleensä paljastuvat vasta toistuvan lämpökierron jälkeen, joka aiheuttaa halkeamia käyttämättömistä juurista.

Kuinka minimivuotopolku (MLP) varmistetaan ja miksi sillä on väliä?

Vähimmäisvuotopolku on lyhin etäisyys mihin tahansa suuntaan putken juuresta -putken arkkihitsaukseen- lähimpään vapaaseen pintaan, ja sillä on merkitystä, koska se on mitta, joka määrää, voiko lujuus-hitsattu liitos todella sisältää painetta ja estää ristikontaminaation - samalla, kun alimittaisen MLP:n silmämääräinen tarkastus voi läpäistä alimittaisen MLP:n. perusteella.

MLP varmistetaan leikkaamalla kelpoisuusmalli halkaisijan läpi, paljastamalla hitsin poikkileikkaus- ja mittaamalla sulatetun reitin 10-20-kertaisella suurennuksella suunnitteluperusteen laskettua minimiä vastaan.

Suurin sallittu MLP-arvo on rajoitettu putken seinämän paksuuteen riippumatta siitä, kuinka paljon ylimääräistä hitsausmetallia on kerrostettu tämän mitan yli.

Pitkittäiset naarmut putken ulkopinnalla tai putkilevyn reiän reiässä käsitellään kohonneena riskinä mallin arvioinnissa, koska liitoksen suuntainen naarmu voi muodostaa vuotoreitin, joka ohittaa hitsin sulamisalueen kokonaan.

Koska MLP voidaan vahvistaa vain tuhoamalla - leikkaamalla auki edustava malli -, se varmistetaan prosessin hyväksynnän aikana eikä jokaisessa tuotantoliitoksessa. Juuri tästä syystä kurinalainen, toistettava prosessin ohjaus tuotantohitsauksen aikana on niin tärkeää: kun WPS on hyväksytty todistetusti MLP:llä, tuotantohitsaukset on suoritettava saman olennaisen -muuttuvan verhokäyrän sisällä, jotta ne pysyvät voimassa.

Mitkä tarkastusmenetelmät kiinnittävät putken-putken-vikoja ennen käynnistystä?

Kerrostettu tarkastusjakso - visuaalinen tarkastus, nesteen tunkeutumistesti ja heliumvuototestaus - havaitsee suurimman osan putken---putken vioista ennen kuin lämmönvaihdinnippu suljetaan ja otetaan käyttöön, ja heliumvuototestaus tarjoaa suurimman herkkyyden tämän tyyppisten liitosseinien läpivienteihin-.

Jokaiselle tuotantohitsaukselle suoritetaan silmämääräinen tarkastus ensimmäiseksi-läpiviennin-läpipalamisen, epätäydellisen sulamisen ja pinnan huokoisuuden varalta.

Nesteläpäisytestaus, joka suoritetaan ASME:n osan V artiklan 6 mukaisesti, havaitsee pinnan murtumat halkeamat ja huokoisuuden, joka ei näy paljaalla silmällä, ja sitä käytetään tyypillisesti sekä juureen että viimeiseen läpikulkuun.

Heliumvuototestaus paineistaa vaihtimen 5–10 psi:llä heliumilla ja käyttää massaspektrometriä havaitsemaan paljon pienempiä vuotoja kuin hydrostaattinen testi pystyy ratkaisemaan, koska heliumatomi on riittävän pieni läpäisemään epäjatkuvuuksia, jotka eivät läpäise vettä. Tämä testi suoritetaan normaalisti kaiken putken-päähitsauksen jälkeen, mutta ennen putken laajenemista, joten vain hitsi - ei mekaanista laajenemista - arvioidaan.

Mikään yksittäinen menetelmä ei havaitse jokaista vikatilaa: visuaalinen ja nesteen tunkeutumistesti ovat tehokkaita pintaan{0}}liittyneissä epäjatkuvuuksissa, mutta pinnan alaisen fuusion puute tai alimitoitettu MLP voidaan varmistaa vain tuhoavalla makro-leikkauksella hyväksynnän aikana. Tästä syystä pätevyyden testaus ja tuotanto-NDE ovat toisiaan täydentäviä eikä redundantteja - pätevyys todistaa, että menettely pystyy tuottamaan hyvän liitoksen, ja tuotanto-NDE vahvistaa, että kykyä toteutettiin johdonmukaisesti koko putkien määrässä.

Miksi pätevyyden tarkkuudella on enemmän merkitystä putkien-ja-putkien liitoksille kuin tavallisille putkisaumoille?

Putken -putken arkkiin pätevyyden tarkkuudella on enemmän merkitystä kuin tavallisissa putkisaumoissa, koska valmistuksen jälkeen havaittu yksittäinen systemaattinen vika voi vaatia koko nipun uudelleen-putken ja koska jokainen vaihdin voi sisältää satoja tai tuhansia yksittäisiä liitoksia, jotka on hitsattu samalla menetelmällä -, mikä tarkoittaa, että yksittäinen hitsaus ei aiheuta huonoa hitsausta. se tuottaa monia.

Putken ympäryshitsausvika on tyypillisesti yksittäinen korjaus. Vikatila putki-putkeen-vikatila, joka johtuu virheellisestä menettelystä tai pätemättömästä tekniikasta, on sitä vastoin systeeminen: jos yhden vian aiheuttanut liitoksen suunnittelu, lämmönsyöttö tai pinnan valmisteluvaihe sovellettiin johdonmukaisesti nipun poikki, jokainen näissä olosuhteissa hitsattu liitos on epäilyttävä.

Investoiminen asianmukaisesti pätevään WPS:ään, asianmukaisesti koulutettuihin ja testattuihin hitsaajiin ja kurinalaiseen tuotannon tarkastusjaksoon on alhaisempi-kustannuspolku laajalla marginaalilla verrattuna siihen, että - käynnistyksen jälkeen tai mikä pahempaa usean vuoden lämpösyklin käytön jälkeen - havaitaan, että suuri osa putkikimpusta on vaihdettava.

Usein kysytyt kysymykset

Q: Vaatiiko ASME Section VIII Division 1 QW-193-mallin kelpuutuksen putken-putken ja arkkien välisille hitseille?

A: No. Division 1 jättää QW-193:n valmistajan valinnaksi; QW-202.2:n ja QW-202.4:n mukainen urahitsauskoe on hyväksytty vaihtoehto, elleivät asiakkaan tekniset tiedot vaadi mallireittiä.

Q: Kuinka monta putkea on hitsattava ja testattava, jotta putki{0}}to-putkeksi voidaan hyväksyä mallin mukaan?

A: Vähintään viisi mallihitsausta on tuotettava ja kaikkien viiden on läpäistävä visuaalinen, nestettä tunkeutuva ja makro{0}}leikkaustutkimus QW-193.2. Jokainen yksittäinen vika mitätöi koko mallin ja vaatii täydellisen uudelleenhitsauksen.

Q: Mikä on Minimum Leak Path ja miksi se on rajoitettu putken seinämän paksuuteen?

A: Minimivuotopolku on lyhin sulakeetäisyys hitsin juuresta lähimpään vapaaseen pintaan. Se on suojattu putken seinämän paksuudella, koska se on liitoksen vuodon-tiukan poikkileikkauksen-fyysinen raja riippumatta siitä, kuinka paljon hitsausmetallia on kerrostunut.

Q: Voiko urahitsaajan pätevyys hitsata putken-putken liitoksiin-WPS:llä, joka on hyväksytty QW-193-mallin mukaan?

A: Kyllä, kun soveltuva rakennusmääräys ei itsessään edellytä QW-193:a suorituskyvyn hyväksyntää varten. Menettelyn pätevyys ja suoritusten kelpoisuus katsotaan toisensa poissulkeviksi vaatimuksiksi ASME:n luvun IX mukaisesti.

Q: Miksi heliumvuototestaus on parempi kuin hydrostaattinen testaus putkien{0}}--putkien hitsauksissa?

A: Heliumin pieni atomikoko sallii sen läpäistä epäjatkuvuudet, joita hydrostaattinen (vesi)testi ei havaitse, mikä antaa heliumin vuototestille huomattavasti suuremman herkkyyden tunnistaa marginaaliset tai osittain sulaneet putken ---putkiliitokset ennen käynnistystä.