Zavarivanje cijevi-na-Line cijevi u izmjenjivačima topline: kvalifikacija i uobičajeni nedostaci

Ovaj vodič objašnjava kako ASME Odjeljak IX kvalifikuje zavarivanje cijevi-do-cijevi, koji kodovi konstrukcije čine tu kvalifikaciju obaveznom, i specifične načine defekta koje inspektori i proizvođači moraju kontrolirati kako bi izbjegli skupe prerade.

Zašto zavarivanje cijevi-na-cijevnih ploča zahtijeva posebnu kvalifikaciju od zavarivanja žljebova?

Spojevi cijevi-na-cijevne ploče zahtijevaju posebnu kvalifikaciju jer se njihova geometrija, pristup i način kvara suštinski razlikuju od standardnog zavarivanja užljebova, a zavarivač ili postupak kvalifikovan na kuponu s ravnim žljebovima nije automatski dokazano sposobnim proizvesti čvrst spoj{2}}nepropusni za propuštanje u ovoj konfiguraciji.

Kupon za ispitivanje zavarivanja utora zavaruje se u otvorenim, neometanim uslovima sa punim pristupom obema stranama spoja. Spoj cijevi -na- cijev je zavaren u čvrsto omeđenom prstenastom prostoru između zida cijevi i izbušenog otvora za cijev, često sa susjednim rupama cijevi udaljenim samo milimetrima, i sa pristupom samo s jedne strane. Sam zid cijevi je tanak - često ispod 3 mm - što ga čini vrlo osjetljivim na izgaranje-, dok je cijev cijevi debeo blok koji djeluje kao veliki hladnjak, stvarajući neravnomjernu distribuciju topline po spoju.

Ovi uvjeti stvaraju defektne modove - sagorijevanja-kroz, nedostatak fuzije u korijenu spoja i nedovoljnu minimalnu putanju curenja - koji se jednostavno ne javljaju kod zavarivanja otvorenog žljeba, zbog čega ASME odjeljak IX tretira zavarivanje cijevi-do-cijevi zavarivanje limova radije kao svoju standardnu ​​kategoriju zavarivanja u utor ili preklop.

Koja su dva puta kvalifikacija prema ASME Odjeljku IX?

ASME Odjeljak IX nudi dva različita puta za kvalificiranje postupaka i zavarivača zavarivanja cijevi-do-: demonstracijski model prema QW-193, ili konvencionalni test zavarivanja žljebova ili ugao pod QW-202, s primjenjivim kodom konstrukcije koji određuje koja je ruta obavezna.

Poređenje ruta kvalifikacija

Prema ASME Odjeljak IX QW-202.6 i Odjeljak VIII Divizija 1 UW-28(b)/UW-29 (izdanje 2021.); Odjeljak 2 para. 6.3.4. Osnovne varijable za kvalifikaciju procedure date su u QW-288; Zavarivač i zavarivač-operater za performanse-kvalifikacije bitne su varijable date u QW-387 i QW-388. Uvijek potvrdite zahtjeve trenutnog izdanja i sva zaobilaženja specifična za klijenta prije nego što odaberete put za kvalifikaciju.

Obje osnovne{0}}tabele varijable primjenjuju se u kombinaciji sa osnovnim{1}}tabelama procesa zavarivanja. Na primjer, procedura GTAW cijev-do-lista mora zadovoljiti i standardne GTAW varijable u Tabeli QW-256 i varijable specifične za cijev-do-u Tabeli QW-288.1, koje pokrivaju stavke kao što su debljina cijevi cijevi, vanjski prečnik otvora cijevi, raspon dizajna spoja cijevi.

Koliko je zavarenih modela potrebno i šta moraju proći?

Kada se koristi ruta modela QW-193, mora se izraditi najmanje pet zavarenih šavova i svaki od njih mora proći vizuelni pregled, ispitivanje penetracije tekućine i makro-presjek - jedan neuspjeli zavar poništava cijeli model i zahtijeva potpuni ponovni zavar, a ne popravak na mjestu.

Vizuelni pregled (QW-193.1.1): izveden bez uvećanja, provjera potpune fuzije, izgaranja, poroznosti i pucanja.

Ispitivanje penetrantima tečnosti (QW-193.1.2): izvedeno prema ASME Odjeljku V, član 6, od strane kvalifikovanog osoblja, kako bi se otkrili prekidi koji pucaju na površini koji nisu vidljivi prostim okom.

Ispitivanje makro-presjeka (QW-193.1.3): maketa se presječe kroz svoj promjer kako bi se otkrile četiri površine, a zatim se ispituje sa povećanjem od 10x do 20x kako bi se provjerilo potpuno spajanje, odsustvo pukotina i - kritično - da li minimalna putanja curenja ispunjava zahtjeve za projektovanje.

Sam mockup sklop mora u suštini duplirati konfiguraciju otvora cijevi i dizajn spoja koji će se koristiti u proizvodnji, u granicama QW-288 bitnih varijabli - što znači da promjer cijevi, debljina cijevnog lista i geometrija spoja moraju biti reprezentativni za stvarni izmjenjivač topline koji se gradi, a ne samo bilo koji prikladan ispitni komad.

Odjeljak VIII Divizija 1 naspram Divizija 2: Kada je QW-193 obavezan?

ASME Sekcija VIII Divizija 2 čini model QW-193 obaveznim za kvalifikaciju postupka zavarivanja cijevi-, dok Odjeljak VIII Divizija 1 ostavlja ga kao opciju proizvođača, a ova razlika je jedna od najvažnijih i najčešće pogrešno shvaćenih tačaka planiranja izmjenjivača topline.

Prema ASME, odjeljak VIII odjeljak 1 UW-28/UW-29 (izdanje od 2021. nadalje), odjeljak VIII odjeljak 2 para. 6.3.4 i odjeljak I PFT-12. Tehničke specifikacije klijenata često nameću QW-193 čak i tamo gdje ga osnovni kod ne zahtijeva - uvijek provjerite narudžbenicu i specifikaciju zavarivanja projekta prije finalizacije plana kvalifikacija.

Koji su najčešći defekti u zavarenim spojevima cijevi-do-cijevnih ploča?

Defekti koji najčešće ugrožavaju spojeve cijevi-na-limene cijevi su nedostatak fuzije na spoju cijevi-na-interfejs cijevi, cijev-izgaranje zida-kroz, nedovoljan put minimalnog curenja, poroznost i toplinska naprslina-i8} jer -utječu na pucanje spoj cijevi se zavaruje pojedinačno ručno ili orbitalnom glavom, stopa defekta ima tendenciju porasta zbog zamora, nedosljednog uklapanja- spoja i neadekvatne pripreme površine u velikom broju cijevi.

Načini kvarova i metode detekcije u skladu sa zahtjevima ASME Odjeljka IX QW-193.1 i iskustvom u industriji u proizvodnji i popravci izmjenjivača topline s omotačem i cijevi.

Iskustvo na terenu u aplikacijama za dobivanje sumpora, rafiniranje i hlađenje procesa pokazuje da ponavljajuća curenja od cijevi-do-cijevnog lista često prate nedostatak penetracije i nedostatka fuzije unesenih tokom originalne proizvodnje - defekte koje je teško otkriti samo uz proizvodni NDE i koji imaju tendenciju da se otkriju samo nakon ponovljenih termičkih pukotina u korijenu.

Kako se provjerava minimalni put curenja (MLP) i zašto je to važno?

Minimalni put curenja je najkraća udaljenost, u bilo kojem smjeru, od korijena cijevi-do-zavara cijevi do najbliže slobodne površine, i važna je jer je to dimenzija koja određuje može li zavareni spoj čvrstoće-zavarenog spoja zaista izdržati pritisak i spriječiti unakrsnu-kontaminaciju - kontaminaciju - i dalje može proći kroz vizuelnu provjeru pod kontrolom osnova dizajna spoja.

MLP se provjerava tako što se kvalifikaciona maketa presječe kroz njen prečnik, izloži poprečni presjek -zavara i izmjeri stazu zavarivanja pri uvećanju od 10x do 20x u odnosu na izračunati minimum iz osnove projekta.

Maksimalna pripisana MLP vrijednost je ograničena na debljinu stijenke cijevi, bez obzira na to koliko je dodatnog metala šava naneseno izvan te dimenzije.

Uzdužne ogrebotine na vanjskoj površini cijevi ili otvoru otvora za cijev se tretiraju kao povećani rizik tokom procjene modela, jer ogrebotina koja ide paralelno sa spojem može stvoriti put curenja koji u potpunosti zaobilazi zonu spajanja zavara.

Budući da se MLP može potvrditi samo destruktivno - otvaranjem reprezentativnog modela -, on se provjerava tokom kvalifikacije procedure, a ne na svakom proizvodnom spoju. Upravo je to razlog zašto je disciplinovana, ponovljiva kontrola procesa tokom proizvodnog zavarivanja toliko važna: kada se WPS kvalificira s demonstriranim MLP-om, proizvodni zavari moraju biti izvedeni unutar istog suštinskog-promjenjivog okvira da bi ostali važeći.

Koje metode inspekcije otkrivaju defekte cijevi-do-prije pokretanja?

Višeslojni inspekcijski slijed - vizuelni pregled, ispitivanje penetranta tečnosti i ispitivanje curenja helijuma - hvata veliku većinu defekata od cijevi-do-prije nego što se snop izmjenjivača topline zatvori i stavi u rad, pri čemu ispitivanje curenja helijuma nudi najveću osjetljivost na bilo koju uobičajenu metodu za propuštanje kroz{4.

Vizuelni pregled se obavlja na svakom proizvodnom zavaru kao prvi{0}}prolazni ekran za izgaranje-zaprljanja, nepotpunu fuziju i površinsku poroznost.

Ispitivanje penetrantima tečnosti, obavljeno prema članu 6 ASME odjeljka V, otkriva površinske-pukotine i poroznost koja nije vidljiva golim okom, i obično se primjenjuje i na korijen i na završni prolaz.

Ispitivanje curenja helijuma vrši pritisak u izmjenjivaču sa 5-10 psi helijuma i koristi maseni spektrometar za otkrivanje brzina curenja koje su daleko manje od onih koje hidrostatski test može riješiti, jer je atom helijuma dovoljno mali da prođe kroz diskontinuitete koji ne bi propuštali vodu. Ovaj test se obično izvodi nakon zavarivanja svih krajeva cijevi-, ali prije širenja cijevi, tako da se procjenjuje samo zavar -, a ne mehaničko proširenje -.

Nijedna pojedinačna metoda ne hvata svaki način defekta: vizuelna i tečna penetrantna ispitivanja su efikasna za površinske-povezane diskontinuitete, ali nedostatak fuzije ispod površine ili manja veličina MLP-a mogu se potvrditi samo destruktivnim makro-sekcijama tokom kvalifikacije. Zbog toga su kvalifikaciono testiranje i proizvodni NDE komplementarni, a ne redundantni. - kvalifikacija dokazuje da je procedura sposobna proizvesti čvrst spoj, a proizvodni NDE potvrđuje da je sposobnost dosljedno izvršena u cijelom broju cijevi.

Zašto je stroga kvalifikacija važnija za spojeve cijevi-na-limene cijevi nego za obične zavarene šavove cijevi?

Strogost kvalifikacije cijevi-na-cijevna ploča važnija je više nego za obične zavarene šavove cijevi jer jedan sistematski kvar otkriven nakon proizvodnje može zahtijevati ponovno-provlačenje cijelog snopa, i zato što svaki izmjenjivač može sadržavati stotine do hiljade pojedinačnih spojeva zavarenih po istom postupku -} ili znači da ne proizvodi {4 loše zavarivanje{4 zavara, proizvodi mnoge.

Defekt zavarivanja obima cijevi je obično izolirana popravka. Za razliku od toga, način defekta cijevi-na-jedan od cijevi uzrokovan pogrešnom procedurom ili nekvalificiranom tehnikom je sistemski: ako je dizajn spoja, unos topline ili korak pripreme površine koji je uzrokovao jedan kvar primijenjen dosljedno na snop, svaki spoj zavaren pod tim uvjetima je sumnjiv.

Ulaganje u odgovarajuće kvalifikovane WPS, adekvatno obučene i testirane zavarivače, te discipliniran slijed inspekcije proizvodnje je niži-put troškova sa velikom maržom u poređenju sa otkrivanjem - nakon pokretanja, ili još gore, nakon nekoliko godina termičkog ciklusa u službi - da se veliki dio snopa cijevi mora zamijeniti.

Često postavljana pitanja

Q: Da li ASME Odjeljak VIII Divizija 1 zahtijeva kvalifikaciju modela QW-193 za zavare cijevi-na lim?

A: Br. Divizija 1 ostavlja QW-193 kao opciju proizvođača; ispitivanje zavarenih utora po QW-202.2 i QW-202.4 je prihvaćena alternativa osim ako tehničke specifikacije klijenta ne zahtijevaju mockup rutu.

Q: Koliko cijevi mora biti zavareno i ispitano da bi se kvalifikovala procedura od cijevi-na-procedura cijevnog lista po modelu?

A: Mora se izraditi najmanje pet modela zavarenih šavova i svih pet mora proći vizuelni pregled, ispitivanje penetranta tekućine i makro-presjeka prema QW-193.2. Svaki pojedinačni kvar poništava cijeli model, što zahtijeva potpuno ponovno zavarivanje.

Q: Šta je minimalna putanja curenja i zašto je ograničena na debljinu stijenke cijevi?

A: Minimalna putanja curenja je najkraća staljena udaljenost od korijena zavara do najbliže slobodne površine. Ograničen je na debljinu stijenke cijevi jer je to fizička granica nepropusnog poprečnog presjeka-nepropusnog- spoja, bez obzira na to koliko je dodatnog metala šava naneseno.

Q: Može li zavarivač kvalifikovan za zavarivanje žljebova kuponom zavariti spojeve cijevi-na-limene cijevi pod WPS kvalifikovanim po modelu QW-193?

A: Da, kada primjenjivi građevinski kodeks ne zahtijeva QW-193 za kvalifikaciju performansi. Kvalifikacija postupka i kvalifikacija učinka se tretiraju kao međusobno isključivi zahtjevi prema ASME Odjeljku IX.

Q: Zašto je ispitivanje curenja helijuma poželjnije u odnosu na hidrostatičko ispitivanje zavarivanja cijevi-na-limene cijevi?

A: Mala atomska veličina helijuma omogućava mu da prođe kroz diskontinuitete koje hidrostatski (vodeni) test ne bi otkrio, dajući ispitivanje curenja helijuma znatno veću osjetljivost za identifikaciju marginalnih ili djelomično spojenih cijevi-na-spojeve cijevi prije pokretanja.