การอบชุบความร้อนหลังการเชื่อมเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่ต้องการความแม่นยำสูงที่สุดสำหรับเตาหลอมแบบโบกี้ และหากทำผิดพลาด ต้นทุนที่เกิดขึ้นจะวัดได้จากความเสียหายของภาชนะรับแรงดัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ถูกปฏิเสธ และชิ้นส่วนโลหะขนาดใหญ่ที่ต้องทิ้งซึ่งมีมูลค่าหลายแสนดอลลาร์
MONTE INTELLIGENCE ได้จัดหาเตาหลอมแบบรถเข็นสำหรับงานอบชุบหลังการเชื่อม (PWHT) ให้แก่ผู้ผลิตในประเทศจีน เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และตะวันออกกลาง เตาหลอมเหล่านี้สามารถรองรับชิ้นงานเชื่อมได้หลากหลายขนาด ตั้งแต่เปลือกภาชนะรับแรงดันขนาด 5 ตัน ไปจนถึงเสาปฏิกรณ์ขนาด 80 ตัน บทความนี้จะกล่าวถึงข้อกำหนดด้านการออกแบบเตาหลอม ระเบียบปฏิบัติ และเอกสารการปฏิบัติตามข้อกำหนดต่างๆ ที่เป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างเตาหลอม PWHT ที่ประสบความสำเร็จและก่อให้เกิดความรับผิดชอบ
การอบชุบหลังการเชื่อม (PWHT) เป็นข้อกำหนดตามมาตรฐานการก่อสร้าง เช่น ASME Section VIII สำหรับภาชนะรับแรงดัน, ASME B31.3 สำหรับท่อส่งในกระบวนการผลิต, AWS D1.1 สำหรับงานเชื่อมโครงสร้าง เมื่อความหนาของโลหะพื้นฐานเกินขีดจำกัดที่กำหนด เมื่อสภาพแวดล้อมการใช้งานเกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนหรือการกัดกร่อนจากความเค้น หรือเมื่อข้อกำหนดด้านการออกแบบระบุไว้โดยไม่คำนึงถึงข้อกำหนดของมาตรฐาน วัตถุประสงค์ของ PWHT คือการลดความเค้นตกค้างจากการเชื่อม ปรับโครงสร้างจุลภาคของบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และในบางกรณี เพื่อลดความเสี่ยงของการแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจน
กระบวนการอบชุบความร้อนหลังการเชื่อม (PWHT) มีสามขั้นตอนที่เตาอบต้องดำเนินการอย่างแม่นยำ ขั้นแรกคือขั้นตอนการให้ความร้อน — เตาอบต้องเพิ่มอุณหภูมิของชิ้นงานจากอุณหภูมิแวดล้อมไปจนถึงอุณหภูมิคงที่ในอัตราที่ควบคุมได้ มาตรฐาน ASME Section VIII กำหนดอัตราการให้ความร้อนสูงสุดที่ 222°C ต่อชั่วโมงหารด้วยความหนาเป็นนิ้ว สูงสุดไม่เกิน 222°C ต่อชั่วโมง ที่อุณหภูมิสูงกว่า 315°C สำหรับชิ้นงานเชื่อมที่มีความหนา 50 มม. (2 นิ้ว) นั่นหมายถึงอัตราการให้ความร้อนสูงสุดที่ 111°C ต่อชั่วโมง ที่อุณหภูมิสูงกว่า 315°C
ประการที่สอง ขั้นตอนการแช่ – ชิ้นงานต้องถูกแช่ไว้ที่อุณหภูมิที่กำหนดเป็นเวลาขั้นต่ำ มาตรฐาน ASME Section VIII กำหนดเวลาแช่ขั้นต่ำไว้ที่หนึ่งชั่วโมงต่อความหนา 25 มม. (1 นิ้ว) โดยมีเวลาขั้นต่ำ 30 นาที อุณหภูมิการแช่ขึ้นอยู่กับวัสดุพื้นฐาน สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน P-No. 1 อุณหภูมิการแช่ขั้นต่ำคือ 593°C (1100°F) สำหรับเหล็กกล้า Cr-Mo P-No. 4 อุณหภูมิจะอยู่ในช่วง 675-730°C ขึ้นอยู่กับปริมาณโครเมียม
ประการที่สาม ขั้นตอนการระบายความร้อน — ชิ้นงานต้องถูกระบายความร้อนจากอุณหภูมิที่ตั้งไว้ลงมาต่ำกว่า 315°C ในอัตราที่ควบคุมได้ อัตราการระบายความร้อนสูงสุดคือ 278°C ต่อชั่วโมง หารด้วยความหนาเป็นนิ้ว สูงสุดไม่เกิน 278°C ต่อชั่วโมง ที่อุณหภูมิสูงกว่า 315°C ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 315°C ชิ้นงานอาจระบายความร้อนในอากาศนิ่งได้
ข้อกำหนดเรื่องอัตราการให้ความร้อนและการทำให้เย็นเหล่านี้เองที่ทำให้การออกแบบเตาอบ PWHT เป็นเรื่องท้าทาย สำหรับคอลัมน์เตาปฏิกรณ์ขนาด 80 ตันที่กล่าวถึงข้างต้น ซึ่งมีความหนาของรอยเชื่อม 100 มม. อัตราการให้ความร้อนสูงสุดที่สูงกว่า 315°C นั้นอยู่ที่เพียง 56°C ต่อชั่วโมงเท่านั้น วงจร PWHT ทั้งหมด — ให้ความร้อนจากอุณหภูมิห้องถึง 620°C คงที่ไว้ 4 ชั่วโมง และทำให้เย็นลงถึง 315°C — ใช้เวลา 28-32 ชั่วโมง เตาอบต้องรักษาความสม่ำเสมอของอุณหภูมิทั่วทั้งความยาวและหน้าตัดของชิ้นงานตลอดทั้งวงจรนั้น
ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิเป็นพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของเตาหลอมที่กำหนดคุณภาพของการอบชุบหลังการเชื่อม (PWHT) มาตรฐาน ASME มาตรา VIII กำหนดว่าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสองจุดใดๆ บนชิ้นงานในระหว่างช่วงเวลาการอบชุบจะต้องไม่เกิน 65°C (150°F) สำหรับวัสดุส่วนใหญ่ สำหรับคอลัมน์ปฏิกรณ์ยาว 12 เมตรในเตาหลอมแบบบ็อกกี้ การบรรลุความสม่ำเสมอในระดับนั้นต้องอาศัยการจัดวางหัวเผาอย่างระมัดระวัง การออกแบบพัดลมหมุนเวียน และการแบ่งโซนควบคุม
โดยทั่วไป เราจะแบ่งเตาหลอมเหล็ก PWHT ขนาดใหญ่เป็น 4 ถึง 8 โซนควบคุมอุณหภูมิแยกอิสระ แต่ละโซนมีหัวเผาหรือองค์ประกอบความร้อนของตัวเอง อินพุตเทอร์โมคัปเปิลของตัวเอง และตัวควบคุม PID ของตัวเอง ตัวควบคุมโซนจะสื่อสารกับตัวควบคุมส่วนกลางที่ทำหน้าที่ประสานการปรับค่าอุณหภูมิเพื่อรักษาระดับความร้อนและความเย็นที่กำหนดไว้ ในขณะที่รักษาความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างโซนให้อยู่ในขอบเขตที่อนุญาต
การวางตำแหน่งและการยึดเทอร์โมคัปเปิลเป็นส่วนสำคัญในการควบคุมกระบวนการวัด ข้อกำหนดระบุว่าเทอร์โมคัปเปิลต้องยึดติดกับชิ้นงาน ไม่ใช่ลอยอยู่ในบรรยากาศของเตาหลอม สำหรับชิ้นงานที่มีความหนา เทอร์โมคัปเปิลควรยึดติดที่ตำแหน่งรอยเชื่อม เพราะเป็นจุดที่อุณหภูมิมีความสำคัญที่สุด วิธีการยึดติด ได้แก่ การเชื่อมด้วยประจุไฟฟ้า (วิธีที่นิยมใช้สำหรับเทอร์โมคัปเปิลแบบถาวร) แคลมป์รัดท่อ (สำหรับเทอร์โมคัปเปิลชั่วคราวในชิ้นส่วนขนาดเล็ก) และสายรัด (สำหรับรูปทรงที่ซับซ้อน)
จำนวนเทอร์โมคัปเปิลที่ต้องการนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของชิ้นงานและข้อกำหนดของมาตรฐาน ASME มาตรฐาน ASME Section VIII กำหนดให้ใช้เทอร์โมคัปเปิลอย่างน้อยหนึ่งตัวสำหรับความยาวชิ้นงาน 3 เมตรแรก และเพิ่มอีกหนึ่งตัวสำหรับทุกๆ 3 เมตรที่เพิ่มขึ้น โดยมีจำนวนรวมขั้นต่ำสามตัว ภาชนะขนาด 10 เมตรต้องใช้เทอร์โมคัปเปิลสี่ตัว เทอร์โมคัปเปิลแต่ละตัวต้องเชื่อมต่อกับเครื่องบันทึกที่ได้รับการสอบเทียบแล้ว ซึ่งสามารถพิมพ์หรือบันทึกอุณหภูมิได้ตลอดวงจรการทำงาน
การสอบเทียบเป็นพื้นฐานทางเอกสารของการประกันคุณภาพการอบชุบหลังการเชื่อม (PWHT) เทอร์โมคัปเปิลทุกตัวที่ใช้ในการอบชุบหลังการเชื่อมต้องได้รับการสอบเทียบกับมาตรฐานที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ภายใน 12 เดือนที่ผ่านมา เครื่องบันทึกอุณหภูมิต้องได้รับการสอบเทียบภายใน 6 เดือนที่ผ่านมา เตาอบเองควรได้รับการตรวจสอบความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ (TUS) เป็นประจำทุกปี ตามมาตรฐาน AMS 2750 หรือมาตรฐานที่เทียบเท่า เพื่อตรวจสอบว่าเตาอบมีความสม่ำเสมอตามที่ต้องการภายใต้สภาวะการทำงาน
การจัดวางชิ้นงานมีผลต่อความสม่ำเสมอของอุณหภูมิมากพอๆ กับการออกแบบเตาเผา ชิ้นงานที่วางใกล้ผนังเตาเผาอาจมีอุณหภูมิแตกต่างจากชิ้นงานที่วางอยู่ตรงกลาง ชิ้นงานที่ขวางการไหลเวียนของอากาศอาจทำให้เกิดจุดเย็นในบริเวณถัดไป ข้อกำหนดของ PWHT ควรมีแผนภาพการจัดวางชิ้นงานที่คำนึงถึงข้อกังวลเหล่านี้ และรถเข็นชิ้นงานควรมีเครื่องหมายระบุตำแหน่งสำหรับรองรับชิ้นงานเพื่อให้แน่ใจว่าการจัดวางชิ้นงานมีความสม่ำเสมอในแต่ละรอบการทำงาน
เตาอบ PWHT แบบแท่นวางของ MONTE INTELLIGENCE ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงข้อกำหนดของรหัสเหล่านี้ การออกแบบมาตรฐานของเราประกอบด้วยการควบคุมอุณหภูมิแบบหลายโซน พัดลมหมุนเวียนปริมาณมาก (โดยทั่วไป 3-6 รอบต่อนาที) อินพุตเทอร์โมคัปเปิลที่สอบเทียบแล้ว และระบบบันทึกข้อมูลที่สร้างเอกสารตามรหัสที่กำหนดโดยอัตโนมัติ
หากต้องการใบเสนอราคาเตาอบ PWHT ที่ตรงกับความต้องการในการผลิตของคุณ โปรดติดต่อ helenxu@cnlymonte.com
