Cső---csőhegesztés hőcserélőkben: Minősítés és gyakori hibák

Ez az útmutató elmagyarázza, hogy az ASME IX. szakasza hogyan minősíti a cső-a-csőhegesztést, mely konstrukciós kódok teszik kötelezővé ezt a minősítést, valamint azokat a konkrét hibamódokat, amelyeket az ellenőröknek és a gyártóknak ellenőrizniük kell a költséges utómunkálatok elkerülése érdekében.

Miért szükséges a cső{0}}--lemezhegesztéshez külön képesítés, mint a horonyhegesztéshez?

A cső---csőkötések speciális minősítést igényelnek, mivel geometriájuk, hozzáférésük és meghibásodási módjuk alapvetően eltér a szabványos horonyhegesztési varratoktól, és a lapos hornyos szelvényen minősített hegesztőről vagy eljárásról ebben a konfigurációban nem bizonyítható automatikusan, hogy képes szilárd, szivárgó-tömör csatlakozást létrehozni.

A horonyhegesztési tesztszelvényt nyitott, akadálytalan körülmények között hegesztik, teljes hozzáféréssel a kötés mindkét oldalához. A cső-–-csőkötést a csőfal és a fúrt csőlemez furat közötti szorosan zárt gyűrű alakú térben hegesztik, gyakran csak milliméternyire vannak a szomszédos csőfuratok, és csak az egyik oldalról lehet hozzáférni. Maga a cső fala vékony, - gyakran 3 mm alatti -, ezért nagyon érzékeny az átégésre-, míg a csőlemez egy vastag tömb, amely nagy hűtőbordaként működik, és egyenetlen hőeloszlást okoz a kötésben.

Ezek a feltételek meghibásodási módokat - átéget-, az ízületi gyökérnél a fúzió hiányát és elégtelen minimális szivárgási útvonalat - eredményeznek, amelyek egyszerűen nem fordulnak elő nyitott hornyos hegesztésnél, ezért az ASME IX. szekciója a cső-to-csőhegesztést inkább a saját minősítési kategóriájába történő behajtásként vagy kitöltési szabályként kezeli, mint a csőhegesztést.

Mi a két képesítési út az ASME IX. szakaszában?

Az ASME IX. szakasza két különböző módszert kínál a cső---csőhegesztési eljárások és hegesztők minősítésére: a QW-193 szerinti bemutató makett, vagy a QW-202 szerinti hagyományos horony- vagy sarokvarrat-teszt, a vonatkozó építési kóddal meghatározva, hogy melyik útvonal kötelező.

Minősítési útvonal összehasonlítás

Az ASME Section IX QW-202.6 és Section VIII Division 1 UW-28(b)/UW-29 (2021-es kiadás); 2. osztály para{6}} Az eljárásminősítéshez szükséges alapvető változókat a QW-288; hegesztő és hegesztő-kezelő teljesítmény-minősítés lényeges változókat a QW-387 és QW-388 tartalmazza. A minősítési útvonal kiválasztása előtt mindig ellenőrizze az aktuális kiadás követelményeit és az ügyfélspecifikus felülbírálásokat.

Mindkét alapvető -változótáblázat az alaphegesztési-folyamattáblázatokkal együtt érvényes. Például egy GTAW cső-to-csőlap eljárásnak meg kell felelnie a QW-256 táblázat szabványos GTAW-változóinak és a QW-288.1 táblázat cső-to-csőlap-specifikus változóinak is, amelyek olyan tételekre vonatkoznak, mint a cső külső átmérője, a csövek kialakítása és a csőkötés állapota.

Hány makett hegesztésre van szükség, és min kell átmenniük?

A QW-193-as mintaútvonal használatakor legalább öt hegesztést kell készíteni, és mindegyiknek át kell mennie a szemrevételezésen, a folyadék behatolási teszten és a makro-metszeti vizsgálaton -, egyetlen sikertelen varrat érvényteleníti a teljes makett, és teljes újrahegesztést igényel, nem pedig pontjavítást.

Szemrevételezéses vizsgálat (QW-193.1.1): nagyítás nélkül, a teljes összeolvadás, az átégés, a porozitás és a repedés ellenőrzése.

Folyadék penetráns vizsgálat (QW-193.1.2): az ASME V. szakaszának 6. cikke szerint, szakképzett személyzet végzi el a szabad szemmel nem látható felülettörő megszakítások kimutatására.

Makró-metszetek vizsgálata (QW-193.1.3): a makett átmérőjén átmetszve négy felületet tárnak fel, majd 10-20-szoros nagyítással megvizsgálják a teljes összeolvadást, a repedés hiányát, és - kritikusan – hogy a minimális szivárgási út megfelel-e a tervezési követelménynek.

Magának a makett-szerelvénynek lényegében meg kell másolnia a gyártás során használt csőfurat-konfigurációt és csatlakozási kialakítást, a QW-288 alapvető változó korlátain belül – vagyis a csőátmérőnek, a csőlemez vastagságnak és a csatlakozási geometriának mind a ténylegesen megépítendő hőcserélőt kell reprezentálnia, nem pedig bármilyen kényelmes próbadarabot.

VIII. szakasz, 1. osztály vs. 2. osztály: Mikor kötelező a QW-193?

Az ASME Section VIII Division 2 kötelezővé teszi a QW-193 modellt a cső-cső-cső hegesztési eljárás minősítéséhez, míg a VIII. szakasz 1. osztálya a gyártó választásaként hagyja ezt, és ez a megkülönböztetés az egyik legkövetkezőbb és leggyakrabban félreértett pont a hőcserélő gyártási tervezésében.

Az ASME Section VIII Division 1 UW-28/UW-29 (2021-es kiadástól), a Section VIII Division 2 para. 6.3.4 és Section I PFT-12 szerint. Az ügyfelek műszaki specifikációi gyakran előírják a QW-193-at, még akkor is, ha az alapkód ezt nem írja elő – mindig ellenőrizze a beszerzési rendelést és a projekthegesztési specifikációt a minősítési terv véglegesítése előtt.

Melyek a leggyakoribb hibák a cső{0}}–-laphegesztéseknél?

A hibák, amelyek leggyakrabban veszélyeztetik a cső---csőlap illesztéseit, a cső-a-csőhöz való csatlakozásának hiánya, a cső-falának átégése-, az elégtelen minimális szivárgási út, a porozitás és a hő által érintett csövek {-7}af{8}zónája a kötést egyenként kézzel vagy orbitális fejjel hegesztik, a hibák aránya általában megnövekszik a fáradtság, az illesztések inkonzisztens -illesztése és a nem megfelelő felület-előkészítés következtében nagy csőszám esetén.

Meghibásodási módok és észlelési módszerek, amelyek összhangban vannak az ASME IX. szakaszának QW-193.1 követelményeivel, valamint a héj-csöves hőcserélők gyártásával és javításával kapcsolatos iparági tapasztalattal.

A kénvisszanyerési, finomítási és folyamathűtési alkalmazások terén szerzett gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy az ismétlődő csőből-a-csőlapra történő szivárgások gyakran az áthatolás hiányára és az eredeti gyártás során keletkezett fúzió hiányára vezethetők vissza, - olyan hibákra, amelyeket csak a gyártási NDE-vel nehéz észlelni, és amelyek csak ismételt hőciklus után derülnek ki a repedésekből a nem használt gyökerekig.

Hogyan ellenőrizhető a minimális szivárgási út (MLP), és miért számít?

A minimális szivárgási út a legrövidebb távolság bármilyen irányban a cső gyökerétől a legközelebbi szabad felületig, és ez számít, mert ez a méret határozza meg, hogy egy szilárdságú hegesztett kötés képes-e ténylegesen nyomást tartani és megakadályozni a keresztszennyeződést -, miközben az alulméretezett MLP vizuálisan ellenőrizni tudja a hibás csatlakozást. alapon.

Az MLP ellenőrzése a minősítési minta átmérőjén keresztül történik, a hegesztési varrat keresztmetszetének feltárása-, és az olvadáspont 10-szeres és 20-szoros nagyítással történő mérése a tervezési alapból számított minimumhoz képest.

A maximálisan jóváírt MLP érték a cső falvastagságánál van korlátozva, függetlenül attól, hogy mennyi további hegesztési fém rakódik le ezen a méreten túl.

A cső külső felületén vagy a csőlemez furatán kialakuló hosszirányú karcolásokat fokozott kockázatként kezelik a makett értékelése során, mert a csatlakozással párhuzamosan futó karcok olyan szivárgási útvonalat hozhatnak létre, amely teljesen megkerüli a hegesztési fúziós zónát.

Mivel az MLP csak destruktív módon - egy reprezentatív makett felvágásával - ellenőrizhető, az eljárás minősítése során kerül ellenőrzésre, nem pedig minden gyártási illesztésnél. Pontosan ezért olyan fontos a fegyelmezett, megismételhető folyamatszabályozás a gyártási hegesztés során: ha a WPS-t bizonyítottan MLP-vel minősítették, a hegesztési varratokat ugyanazon a lényeges -változókörön belül kell végrehajtani, hogy érvényesek maradjanak.

Mely vizsgálati módszerek kapcsolják össze a csövet-a-laphibákkal az indítás előtt?

A réteges ellenőrzési sorozat - vizuális vizsgálat, folyadék behatolási teszt és hélium szivárgásteszt - észleli a cső-a-csőlemez hibáinak túlnyomó részét, mielőtt a hőcserélő köteget lezárnák és üzembe helyeznék, a hélium szivárgástesztje pedig a legnagyobb érzékenységet kínálja az ilyen típusú fugaszivárgásokra.

Szemrevételezéssel minden gyártási varratnál el kell végezni az első -áteresztőszűrőt az átégés-, a nem teljes olvadás és a felületi porozitás szempontjából.

Az ASME V. szakaszának 6. cikke szerint végrehajtott folyadékáthatolási teszt kimutatja a felületi-repedéseket és a szabad szemmel nem látható porozitást, és általában mind a gyökér-, mind a végső áthaladáson alkalmazzák.

A hélium szivárgástesztje 5–10 psi hélium nyomás alá helyezi a hőcserélőt, és tömegspektrométert használ a hidrosztatikus vizsgálatnál jóval kisebb szivárgási sebességek kimutatására, mivel a héliumatom elég kicsi ahhoz, hogy áthaladjon olyan szakadásokon, amelyek nem engedik át a vizet. Ezt a tesztet általában a cső-véghegesztés után, de a cső tágulása előtt végzik el, így csak a hegesztést - értékelik, nem pedig a mechanikai tágulást -.

Nincs egyetlen módszer sem minden hibamódot: a vizuális és folyadék behatolási tesztek hatékonyak a felületi -összekapcsolt folytonossági hiányok esetén, de a felszín alatti összeolvadás hiánya vagy az alulméretezett MLP csak destruktív makro-metszéssel igazolható a minősítés során. Ez az oka annak, hogy a minősítési tesztelés és a gyártási NDE inkább egymást kiegészítő, semmint redundáns - minősítés bizonyítja, hogy az eljárás képes szilárd illesztést létrehozni, az éles NDE pedig megerősíti, hogy a képességet a teljes csövek számában következetesen hajtották végre.

Miért fontosabb a minősítés szigora a cső{0}}–-lemez csatlakozásoknál, mint a hagyományos csőhegesztéseknél?

A cső -csőlapra minősítésének szigorúsága sokkal fontosabb, mint a hagyományos csőhegesztéseknél, mivel a gyártás után felfedezett egyetlen szisztematikus hiba egy teljes köteg újra-csövezését teheti szükségessé, és mivel minden hőcserélő több száz-ezer egyedi kötést tartalmazhat, amelyeket ugyanazzal az eljárással hegesztettek, - ami azt jelenti, hogy egy kis hegesztési hegesztést vagy hegesztést sem okoz. sokakat termel.

A csőkör hegesztési hibája általában elszigetelt javítás. Ezzel szemben a hibás eljárással vagy minősíthetetlen technikával előidézett cső-a-csőlemez hibamód szisztémás: ha az egy meghibásodást okozó hézagtervezést, hőbevitelt vagy felület-előkészítési lépést következetesen alkalmazták a kötegben, minden ilyen körülmények között hegesztett kötés gyanús.

Megfelelően képzett WPS-be, megfelelően képzett és tesztelt hegesztőkbe, valamint fegyelmezett gyártásellenőrzési sorozatba való befektetés jóval alacsonyabb-költség-útvonalat jelent, mint az indítás utáni -, vagy ami még rosszabb, több éves hőciklus után, -, hogy a csőköteg nagy részét ki kell cserélni.

Gyakran Ismételt Kérdések

Q: Az ASME Section VIII Division 1 megköveteli a QW-193 makett minősítést a cső-cső-lemez hegesztésekhez?

A: Az 1. osztály a QW-193-at hagyja a gyártó választásaként; a QW-202.2 és QW-202.4 szerinti horonyhegesztési teszt elfogadott alternatíva, kivéve, ha az ügyfél műszaki specifikációja előírja a mintaútvonalat.

Q: Hány csövet kell hegeszteni és tesztelni ahhoz, hogy egy csőből -csőlappá-menő eljárást modell alapján minősítsenek?

A: Minimum öt mintahegesztést kell készíteni, és mind az ötnek át kell mennie a vizuális, folyadékáthatoló és makro-metszeti vizsgálaton QW-193.2. Bármilyen meghibásodás érvényteleníti az egész makett, és teljes újrahegesztést igényel.

Q: Mi az a minimális szivárgási út, és miért van lezárva a cső falvastagságánál?

A: A minimális szivárgási út a hegesztési varrat gyökerétől a legközelebbi szabad felületig terjedő legrövidebb olvadó távolság. A cső falvastagságánál le van zárva, mert ez a kötés szivárgó-tömör keresztmetszetének-fizikai határa, függetlenül attól, hogy mennyi további hegesztési fém kerül lerakásra.

Q: Egy horonyhegesztési képesítéssel rendelkező hegesztő hegeszthet-e csövet-a-csőlemez illesztéseire a QW-193 minta szerint minősített WPS-sel?

A: Igen, ha a vonatkozó konstrukciós kód önmagában nem követeli meg a QW-193-at a teljesítményminősítéshez. Az eljárás minősítése és a teljesítmény minősítése az ASME IX. szakasza szerint kölcsönösen kizáró követelményként kezelendő.

Q: Miért részesítik előnyben a hélium szivárgásvizsgálatát a hidrosztatikus vizsgálattal szemben a cső{0}}–-csőlemez hegesztéseknél?

A: A hélium kis atommérete lehetővé teszi, hogy áthaladjon olyan szakadásokon, amelyeket a hidrosztatikus (víz) teszt nem észlel, így a hélium szivárgástesztelése lényegesen nagyobb érzékenységet biztosít a cső{0}}a csőlaphoz való -szegélyes vagy részben összeolvadt csatlakozásainak azonosításához az indítás előtt.