جوشکاری لوله-به-جوشکاری صفحات لوله در مبدلهای حرارتی: صلاحیت و عیوب رایج

این راهنما توضیح می‌دهد که چگونه بخش IX ASME جوش‌کاری لوله را-به-لوله‌ای واجد شرایط می‌کند، کدهای ساخت و ساز این صلاحیت را اجباری می‌کند، و حالت‌های نقص خاصی را که بازرسان و سازندگان باید کنترل کنند تا از دوباره کاری پرهزینه جلوگیری کنند.

چرا جوش لوله-به-لوله لوله به صلاحیت مجزا از جوش شیار نیاز دارد؟

اتصالات لوله-به-لوله به صلاحیت اختصاصی نیاز دارند زیرا هندسه، دسترسی و حالت خرابی آنها اساساً با جوش شیاری استاندارد متفاوت است و جوشکار یا روشی که بر روی یک کوپن شیار مسطح است به طور خودکار ثابت نمی‌شود که قادر به ایجاد یک اتصال محکم و نشتی در این پیکربندی باشد.

کوپن تست جوش شیاری در شرایط باز و بدون مانع با دسترسی کامل به هر دو طرف اتصال جوش داده می شود. اتصال لوله به ورق لوله در یک فضای حلقوی محصور بین دیواره لوله و سوراخ ورق لوله حفر شده، اغلب با سوراخ های لوله مجاور فقط در فاصله میلی متری و با دسترسی فقط از یک طرف جوش داده می شود. خود دیواره لوله نازک است - غالباً کمتر از 3 میلی متر - و آن را بسیار مستعد سوختن-می‌کند، در حالی که ورق لوله یک بلوک ضخیم است که به عنوان یک هیت سینک بزرگ عمل می‌کند و توزیع ناهموار حرارت را در سراسر مفصل ایجاد می‌کند.

این شرایط باعث ایجاد حالت‌های نقص - سوختگی-از طریق، عدم همجوشی در ریشه مشترک، و مسیر ناکافی حداقل نشتی - می‌شوند که به سادگی در جوشکاری شیار باز رخ نمی‌دهند، به همین دلیل است که بخش IX لوله را به‌جای رده‌بندی لوله‌ها به جای جوشکاری صفحات لوله‌ای استاندارد در نظر می‌گیرد- قوانین جوش

دو مسیر صلاحیت تحت بخش نهم ASME چیست؟

ASME بخش IX دو مسیر مجزا برای واجد شرایط ساختن روش‌های جوش لوله-به-روش‌های جوشکاری صفحه لوله و جوشکارها ارائه می‌کند: یک نمونه آزمایشی تحت QW-193، یا یک آزمایش جوش شیار یا فیله معمولی تحت QW-202، با کد ساخت و ساز قابل اجرا که تعیین می‌کند کدام مسیر اجباری است.

مقایسه مسیر صلاحیت

طبق ASME Section IX QW-202.6 and Section VIII Division 1 UW-28(b)/UW-29 (2021 Edition); بخش 2 پاراگراف. 6.3.4. متغیرهای اساسی برای صلاحیت رویه در QW-288 آورده شده است. متغیرهای ضروری عملکرد جوشکار و اپراتور جوشکاری در QW-387 و QW-388 آمده است. قبل از انتخاب مسیر صلاحیت، همیشه الزامات نسخه فعلی و هرگونه لغو خاص مشتری را تأیید کنید.

هر دو-جدول متغیر ضروری در ترکیب با جداول فرآیند جوشکاری پایه- اعمال می شوند. به عنوان مثال، یک روش لوله GTAW-به-لوله لوله باید هم متغیرهای استاندارد GTAW در جدول QW-256 و هم متغیرهای لوله-به-برگ لوله لوله را در جدول QW-288.1، که شامل مواردی از قبیل ضخامت لوله لوله، ضخامت لوله لوله، محدوده طراحی لوله لوله بیرونی، ضخامت لوله درز و ضخامت لوله درز، طراحی لوله در خارج است، مطابقت داشته باشد.

چه تعداد جوش موکاپ مورد نیاز است و چه مواردی باید عبور کنند؟

هنگامی که از مسیر ماکت QW-۱۹۳ استفاده می‌شود، حداقل باید پنج جوش تولید شود و هر یک از آنها باید معاینه بصری، آزمایش نفوذ مایع و معاینه ماکرو-برش - را پشت سر بگذارد.

معاینه بصری (QW{1}}193.1.1): بدون بزرگنمایی انجام می شود، بررسی همجوشی کامل، سوختگی، تخلخل و ترک خوردگی.

معاینه نافذ مایع (QW{2}}193.1.2): طبق ASME بخش V، ماده 6، توسط پرسنل واجد شرایط، برای تشخیص ناپیوستگی‌های شکستن سطحی که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند، انجام می‌شود.

ماکرو-بررسی مقطع (QW-193.1.3): ماکت از طریق قطر خود برش داده می‌شود تا چهار سطح در معرض دید قرار گیرد، سپس با بزرگنمایی 10 تا 20 برابر برای تأیید همجوشی کامل، عدم وجود ترک، و - به طور بحرانی - اینکه حداقل مسیر نشتی با طراحی مطابقت دارد، بررسی می‌شود.

خود مجموعه ماکت اساساً باید پیکربندی سوراخ لوله و طراحی مفصلی را که در تولید استفاده می‌شود، در محدوده QW{1}}۲۸۸ متغیر ضروری تکرار کند - به این معنی که قطر لوله، ضخامت صفحه لوله و هندسه اتصال، همه باید نماینده مبدل حرارتی واقعی ساخته شده باشند، نه فقط هر قطعه آزمایشی مناسب.

بخش VIII بخش 1 در مقابل بخش 2: چه زمانی QW-193 اجباری است؟

ASME Section VIII Division 2 مدل QW-193 را برای صلاحیت روش جوشکاری لوله به ورق لوله اجباری می کند، در حالی که بخش VIII بخش 1 آن را به عنوان گزینه سازنده باقی می گذارد، و این تمایز یکی از مهم ترین و اغلب اشتباه ترین نکات برنامه ریزی پارچه در مبدل حرارتی است.

طبق ASME Section VIII Division 1 UW-28/UW-29 (نسخه 2021 به بعد)، بخش VIII بخش 2 پاراگراف. 6.3.4 و بخش I PFT-12. مشخصات فنی مشتری اغلب QW-193 را تحمیل می کند حتی در مواردی که کد پایه به آن نیاز ندارد - همیشه قبل از نهایی کردن طرح صلاحیت، سفارش خرید و مشخصات جوشکاری پروژه را بررسی کنید.

رایج ترین عیوب در جوش لوله-به-لوله چیست؟

عیوبی که معمولاً-به-مفاصل لوله‌ها آسیب می‌رساند عبارتند از عدم همجوشی در لوله-به{3}واسط لوله، لوله-سوختگی دیواره-از طریق، حداقل مسیر نشتی ناکافی، تخلخل{8} و گرما{8} هر ناحیه{6} و گرما{6} اتصال لوله به صورت جداگانه با دست یا با سر مداری جوش داده می شود، نرخ عیب با خستگی، تناسب ناهماهنگ اتصال- و آماده سازی ناکافی سطح در تعداد لوله های بزرگ افزایش می یابد.

حالت‌های خرابی و روش‌های تشخیص مطابق با الزامات ASME بخش IX QW{1}}193.1 و تجربه در زمینه صنعت در ساخت و تعمیر مبدل حرارتی پوسته-و لوله.

تجربه میدانی در کاربردهای بازیافت گوگرد، پالایش و خنک‌سازی فرآیند نشان می‌دهد که نشت‌های مکرر لوله‌ها-به-به‌طور مکرر به عدم نفوذ و عدم همجوشی ایجاد شده در طول ساخت اصلی بازمی‌گردد. نقص‌های - که تشخیص آنها به تنهایی با NDE تولید دشوار است و باعث می‌شوند که لکه‌های ریشه‌ای فقط پس از باز شدن مجدد چرخه‌ای ظاهر شوند.

مسیر حداقل نشت (MLP) چگونه تأیید می شود و چرا اهمیت دارد؟

حداقل مسیر نشتی کوتاه‌ترین فاصله است، در هر جهت، از ریشه لوله-تا-جوش ورقه لوله تا نزدیک‌ترین سطح آزاد، و مهم است زیرا این بعد است که تعیین می‌کند که آیا یک اتصال استحکام-جوش داده شده می‌تواند واقعاً فشار داشته باشد و از آلودگی متقاطع-آلودگی متقاطع {{4}P به بررسی فوق‌العاده بصری {{4}P در حین عبور از زیر یک نقطه جلوگیری کند. اساس طراحی مشترک

MLP با برش دادن مدل صلاحیت از طریق قطر آن، نمایاندن مقطع جوش-و اندازه‌گیری مسیر ذوب شده با بزرگنمایی 10 تا 20 برابر در برابر حداقل محاسبه‌شده از اساس طراحی تأیید می‌شود.

حداکثر مقدار MLP اعتباری در ضخامت دیواره لوله، بدون توجه به اینکه چه مقدار فلز جوش اضافی فراتر از آن بعد رسوب کرده است، درپوش است.

خراش های طولی روی سطح بیرونی لوله یا سوراخ سوراخ لوله به عنوان یک خطر افزایش یافته در طول ارزیابی مدل تلقی می شود، زیرا خراش موازی با اتصال می تواند مسیر نشتی ایجاد کند که منطقه همجوشی جوش را به طور کامل دور می زند.

از آنجایی که MLP فقط می‌تواند به‌طور مخرب - با باز کردن یک مدل معرف - تأیید شود، در طول صلاحیت رویه به جای هر مشترک تولید تأیید می‌شود. دقیقاً به همین دلیل است که کنترل فرآیند منظم و قابل تکرار در طول جوشکاری تولید بسیار مهم است: هنگامی که یک WPS با یک MLP نشان داده شده واجد شرایط شد، جوش های تولید باید در همان پاکت متغیر ضروری- اجرا شوند تا معتبر بمانند.

کدام روش‌های بازرسی قبل از راه‌اندازی، عیوب لوله-به-صفحه‌های لوله را می‌گیرند؟

یک توالی بازرسی لایه‌ای - معاینه بصری، آزمایش نفوذ مایع، و آزمایش نشت هلیوم - اکثر عیوب-به{3}}لوله‌ها را قبل از بسته شدن بسته مبدل حرارتی و در خدمت قرار دادن آن مشاهده می‌کند. نوع

معاینه بصری در هر جوش تولیدی به عنوان اولین-صفحه عبور برای سوختگی-از طریق، همجوشی ناقص و تخلخل سطح انجام می‌شود.

آزمایش مایع نافذ، که طبق ASME بخش V ماده 6 انجام می‌شود، ترک‌های شکستگی و تخلخل سطحی را شناسایی می‌کند که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیست، و معمولاً هم برای ریشه و هم برای عبور نهایی اعمال می‌شود.

آزمایش نشت هلیوم مبدل را با 5 تا 10 psi هلیوم تحت فشار قرار می‌دهد و از یک طیف‌سنج جرمی برای شناسایی نرخ‌های نشت بسیار کوچک‌تر از آن چیزی که آزمایش هیدرواستاتیک می‌تواند تشخیص دهد استفاده می‌کند، زیرا اتم هلیوم به اندازه‌ای کوچک است که از ناپیوستگی‌هایی عبور کند که آب را عبور نمی‌دهد. این آزمایش معمولاً بعد از همه-جوشکاری انتهای لوله اما قبل از انبساط لوله انجام می‌شود، به طوری که فقط جوش - نه انبساط مکانیکی - ارزیابی می‌شود.

هیچ روش واحدی نمی‌تواند همه حالت‌های نقص را پیدا کند: آزمایش بصری و نافذ مایع برای ناپیوستگی‌های متصل به سطح مؤثر هستند، اما عدم همجوشی زیرسطحی یا MLP کم‌اندازه را فقط می‌توان با تقسیم‌بندی ماکرو-مخرب در طول صلاحیت تأیید کرد. به همین دلیل است که آزمایش صلاحیت و NDE تولید مکمل هستند و نه زائد. صلاحیت - ثابت می‌کند که این روش قادر به تولید یک اتصال صوتی است، و NDE تولید تأیید می‌کند که این قابلیت به طور مداوم در تعداد کامل لوله‌ها اجرا شده است.

چرا دقت صلاحیت برای اتصالات لوله-به-در مقایسه با جوش های معمولی لوله اهمیت بیشتری دارد؟

دقت صلاحیت لوله به-لوله بیشتر از جوش‌های معمولی لوله‌ها اهمیت دارد، زیرا یک نقص سیستماتیک که پس از ساخت کشف می‌شود، می‌تواند نیاز به لوله‌کشی مجدد یک بسته کامل داشته باشد، و چون هر مبدل ممکن است حاوی صدها تا هزاران اتصال جداگانه باشد که تحت همان روش جوش داده شده‌اند - به این معنی که یک PS بد در حاشیه ایجاد می‌کند. جوش، بسیاری را تولید می کند.

نقص جوش دور لوله لوله معمولاً یک تعمیر جدا شده است. در مقابل، یک حالت نقص لوله به-لوله که توسط یک روش معیوب یا یک تکنیک غیرمجاز هدایت می‌شود، سیستمیک است: اگر طراحی اتصال، ورودی گرما، یا مرحله آماده‌سازی سطح که باعث یک شکست شده است به طور مداوم در سراسر بسته اعمال شود، هر اتصالی که تحت آن شرایط جوش داده شده مشکوک است.

سرمایه‌گذاری بر روی یک WPS مناسب، جوش‌کاران آموزش‌دیده و آزمایش‌شده کافی، و ترتیب بازرسی تولید منظم، مسیر کمتری-در مقایسه با کشف - پس از راه‌اندازی، یا بدتر از آن، پس از چندین سال چرخه حرارتی در سرویس - است که بخش بزرگی از یک لوله باید جایگزین شود.

سوالات متداول

Q: آیا ASME Section VIII Division 1 به صلاحیت QW{2}}193 mockup برای جوش لوله-به ورق لوله نیاز دارد؟

A: بخش شماره 1 QW-193 را به عنوان گزینه سازنده باقی می گذارد. آزمایش جوش شیاری برای هر QW-202.2 و QW-202.4 یک جایگزین پذیرفته شده است مگر اینکه مشخصات فنی مشتری نیاز به مسیر ماکت داشته باشد.

Q: چند لوله باید جوش داده شود و آزمایش شود تا یک روش-به-لوله به ورق لوله توسط ماکت واجد شرایط شود؟

A: حداقل پنج جوش مدل باید تولید شود و هر پنج مورد باید آزمایش بصری، نافذ مایع و ماکرو{0}}در هر QW-193.2 را پشت سر بگذارند. هر گونه شکست، کل ماکت را باطل می کند و نیاز به جوش مجدد کامل دارد.

Q: Minimum Leak Path چیست و چرا در ضخامت دیواره لوله درپوش است؟

A: حداقل مسیر نشتی کوتاهترین فاصله ذوب شده از ریشه جوش تا نزدیکترین سطح آزاد است. در ضخامت دیواره لوله پوشانده می شود زیرا این حد فیزیکی مقطع-مقدار- نشتی اتصال است، صرف نظر از اینکه چقدر فلز جوش اضافی رسوب کرده است.

Q: آیا یک جوشکار می‌تواند در لوله‌های کوپنی جوش شیاری،-به-اتصالات لوله‌کشی تحت یک WPS واجد شرایط مدل QW-193، واجد شرایط باشد؟

A: بله، زمانی که کد ساخت و ساز قابل اجرا خود به QW-193 برای صلاحیت عملکرد نیاز ندارد. صلاحیت رویه و صلاحیت عملکرد به عنوان الزامات متقابل انحصاری تحت بخش IX ASME تلقی می شوند.

Q: چرا آزمایش نشت هلیوم نسبت به آزمایش هیدرواستاتیک برای جوش‌های لوله-به-ورق لوله ترجیح داده می‌شود؟

A: اندازه اتمی کوچک هلیوم به آن اجازه می‌دهد تا از ناپیوستگی‌هایی عبور کند که آزمایش هیدرواستاتیک (آب) آن را تشخیص نمی‌دهد و به تست نشت هلیوم حساسیت بیشتری برای شناسایی اتصالات لوله‌های حاشیه‌ای یا نیمه ذوب شده-به-لوله قبل از راه‌اندازی می‌دهد.