Post-Weld Heat Treatment (PWHT) — D1.1:2025 Requirements
This PWHT دليل explains when المعالجة الحرارية بعد اللحام enters a اللحام job, what information must be controlled, and why the decision should be tied to the governing contract and procedure package. Use it to separate general thermal-treatment language from project-specific hold, heating, and cooling متطلبات.
يحدد D1.1:2025 Clause 5.9 متى تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مؤهلة مسبقًا. يحكم Clause 7.8 إجراء تخفيف الإجهاد: درجة حرارة التثبيت 1100–1200°F [600–650°C]، معدل التسخين لا يتجاوز 400°F/hr فوق 800°F، درجة حرارة الدخول لا تتجاوز 800°F، معدل التبريد لا يتجاوز 500°F/hr فوق 800°F.
متى تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مطلوبة بموجب D1.1:2025؟
لا تتطلب D1.1 المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) تلقائيًا. يجب تحديدها في وثائق العقد. عند تحديدها، قد تكون مؤهلة مسبقًا بموجب Clause 5.9 أو قد تكون متطلبًا لتخفيف الإجهاد وفقًا لـ Clause 7.8 يُطبق خارج إطار إجراءات اللحام المؤهلة مسبقًا (Prequalified WPS).
يحدد المهندس المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) عندما يجب تقليل الإجهادات المتبقية من اللحام — عادةً للتطبيقات التي تتطلب الاستقرار الأبعادي، أو قابلية التآكل الإجهادي، أو متطلبات خدمة المواد. لا تحدد D1.1 ظروف الخدمة التي تستدعي المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)؛ هذا التقدير يعود إلى مهندس السجل. تحدد D1.1 الإجراء عندما تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مطلوبة.
Clause 5.9 — التأهيل المسبق للمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)
يتم تأهيل إجراء لحام (WPS) يستخدم المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مسبقًا بموجب Clause 5.9 فقط عندما يتم استيفاء جميع الشروط الخمسة:
(1) مقاومة الخضوع (Yield المتانة) — الحد الأدنى المحدد لمقاومة الخضوع للمعدن الأساسي لا يتجاوز 50 ksi [345 MPa].
(2) نوع الفولاذ — الفولاذ ليس مروى ومُلدن (Q&T)، أو مروى ومُلدن ذاتيًا (QST)، أو معالج حراريًا ميكانيكيًا (TMCP)، أو مشغل على البارد لإنتاج خصائص ميكانيكية محسنة. هذه الظروف المعدنية حساسة لدرجات الحرارة المرتفعة وقد تؤدي المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) إلى تدهورها.
(3) متطلبات CVN — لا يُطلب من إجراء اللحام (WPS) تلبية متطلبات متانة الشق Charpy V-notch (CVN). قد تغير المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) متانة معدن اللحام بطرق تتطلب اختبار تأهيل محدد.
(4) بيانات معدن اللحام — تتوفر بيانات الخصائص الميكانيكية لمعدن اللحام لحالة ما بعد المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) من الشركة المصنعة لمعدن الحشو أو من اختبار التأهيل السابق.
(5) الامتثال للإجراء — تُجرى المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) وفقًا لـ Clause 7.8.
إذا لم يتم استيفاء أي من هذه الشروط الخمسة، يجب تأهيل إجراء اللحام (WPS) عن طريق الاختبار وفقًا لـ Clause 4.
Clause 7.8.1 — أنواع الفولاذ غير الموصى بها للمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)
لا يُنصح باستخدام الفولاذ المروى والمُلدن (Q&T)، والمروى والمُلدن ذاتيًا (QST)، والمُصلد بالترسيب (PH)، والمعالج حراريًا ميكانيكيًا (TMCP) للمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) بموجب Clause 7.8.1. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة للمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) إلى تغيير الحالة المعدنية التي صُنعت هذه الفولاذات لتحقيقها، مما يقلل من مقاومة الخضوع، أو مقاومة الشد، أو متانة الصدمة إلى ما دون القيم الدنيا المحددة.
إذا كانت المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مطلوبة على أي من هذه الأنواع من الفولاذ، فيجب تطوير الإجراء وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة للفولاذ ويخضع لموافقة المهندس. لا يتوفر مسار Clause 5.9 المؤهل مسبقًا لهذه الفولاذات — يلزم إجراء اختبار تأهيل.
Clause 7.8.2 — متطلبات إجراء المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)
يجب أن يكون إجراء المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مكتوبًا ويجب أن يتضمن العناصر التالية وفقًا لـ Clause 7.8.2:
| Parameter | Requirement |
|---|---|
| Entry temperature | Furnace shall not exceed 800°F [430°C] when weldment is loaded |
| Heating rate above 800°F | ≤400°F/hr ÷ الحد الأقصى metal السماكة (in) [≤560°C/hr ÷ cm]; الحد الأدنى 100°F/hr [55°C/hr] |
| Holding temperature | 1100–1200°F [600–650°C] per Clause 7.8.3.2 |
| Holding time | Per Clause 7.8.3.2 (minimum time based on thickness) |
| Cooling rate above 800°F | ≤500°F/hr ÷ maximum thickness (in) [≤700°C/hr ÷ cm] |
| Cooling below 800°F | Cool in still air |
| Thermocouple locations | Must be specified in the procedure |
| Heating method | Must be specified in the procedure |
ملاحظة السماكة: تستخدم صيغ معدل التسخين والتبريد أقصى سماكة للمعدن في قسم اللحام الذي يتم معالجته حراريًا. بالنسبة للوحة بسمك 2 بوصة، سيكون أقصى معدل تسخين فوق 800°F هو 400 ÷ 2 = 200°F/hr. تنتج الصيغة تلقائيًا معدلات أبطأ للأقسام الأكثر سمكًا، مما يقلل من التدرجات الحرارية وخطر التشوه أو التصدع أثناء دورة المعالجة الحرارية.
المعالجة الحرارية البديلة بعد اللحام (Clause 7.8.3.3)
يُسمح بدرجات حرارة أقل مع أوقات تثبيت أطول وفقًا لـ Table 7.3. يوفر هذا مرونة عندما تكون درجة حرارة التثبيت القياسية 1100°F [600°C] غير قابلة للتحقيق أو قد تكون ضارة للمادة. يجب اتباع مجموعات درجة الحرارة والوقت البديلة في Table 7.3 بدقة — يزداد وقت التثبيت مع انخفاض درجة الحرارة عن النطاق القياسي. قد يكون هذا المسار مفيدًا للمعالجة الحرارية الميدانية حيث تكون دقة درجة حرارة الفرن محدودة.
مقارنة المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) متعددة المعايير
تختلف متطلبات المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) بشكل كبير عبر أكواد اللحام. تختلف نطاقات درجة الحرارة وأوقات التثبيت والطبيعة الإلزامية مقابل الاختيارية بناءً على نطاق الكود والمواد المغطاة.
| Aspect | D1.1:2025 | ASME VIII | API 650 |
|---|---|---|---|
| When required | Only when specified in contract documents (Clause 5.9) | Mandatory per UCS-56 based on P-Number, thickness, and service | Required per الجدول 6-1 based on nominal thickness |
| Temperature range | 1100–1200°F (600–650°C) per Clause 7.8 | 1100–1250°F for P-No. 1; varies by P-Number (UCS-56 Table) | 1100–1175°F (593–635°C) |
| Holding time | 1 hr per inch of thickness (Clause 7.8.3.1) | 1 hr/inch for ≤2 in; 2 hr + 15 min per additional inch above 2 in (UCS-56) | 1 hr per inch, 15 min minimum |
| Heating rate limit | 400°F/hr ÷ thickness (above 800°F) | No specific rate mandated (good practice: ≤400°F/hr) | No specific rate mandated |
| Cooling rate limit | 500°F/hr ÷ thickness (above 800°F) | No specific rate mandated above 800°F | No specific rate mandated |
| Alternative temps | Yes — Table 7.3 (lower temp, longer hold) |
Yes — lower temps permitted with longer holding per UCS-56 | Limited alternatives per Section 6.4 |
المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) وفقًا لـ ASME VIII (UCS-56)
على عكس D1.1، يجعل ASME Section VIII Division 1 المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) إلزامية للعديد من تركيبات المواد/السماكات — لا يحتاج المهندس إلى تحديدها بشكل منفصل. يوفر UCS-56 جدولًا يحدد متطلبات المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) بناءً على رقم P، والسماكة الاسمية، ودرجة حرارة التسخين المسبق الدنيا. بالنسبة لفولاذ الكربون P-Number 1، عادةً ما تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مطلوبة للسماكات التي تتجاوز 1.5 بوصة (38 مم) ما لم يتم إعفاؤها وفقًا لـ UCS-56(b). بالنسبة لفولاذ السبائك P-Number 3 والأعلى، تكون عتبات المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) أقل — وغالبًا ما تكون مطلوبة لأي سماكة.
يسمح ASME VIII أيضًا بالإعفاءات من المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) عند استيفاء شروط محددة، بما في ذلك: حدود محتوى الكربون القصوى، والحفاظ على التسخين المسبق فوق درجات الحرارة الدنيا، واستخدام معادن حشو محددة تنتج رواسب لحام منخفضة الهيدروجين. تُعرّف هذه الإعفاءات بعناية في UCS-56 ويجب توثيقها في سجلات التصنيع.
المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) لسبائك الكروم-الموليبدينوم وفولاذ P91
تتطلب فولاذات الكروم-الموليبدينوم (P-Number 4, 5A, 5B) وفولاذات 9Cr-1Mo-V (P-Number 15E) المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) بموجب جميع أكواد البناء تقريبًا. يجب التحكم في معلمات المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) بدقة وتكون خاصة بالمواد:
- P-Number 4 (1-2% Cr): الكود minimum 1,200°F (650°C) per UCS-56-3, 1 hr/inch. Mandatory for all thicknesses (with limited exemptions for thin-wall pipe ≤5/8 in).
- P-Number 5A/5B/5C (2.25-9% Cr): Code minimum 1,250°F (675°C) per UCS-56-4, 1 hr/inch. Mandatory for all thicknesses (with limited exemptions for thin-wall pipe ≤5/8 in with ≤3% Cr).
- P-Number 15E (P91): Code minimum 1,300°F (705°C) per ASME VIII UCS-56-11. Industry best practice narrows to 1,350–1,425°F for optimal toughness. Maximum depends on filler Ni+Mn content (1,455°F max for Ni+Mn ≤1.0%). Hold 2 hr minimum. The 1,300–1,350°F range is code-legal but produces inferior toughness.
هل تحتاج إلى مساعدة في معلمات المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)؟
Tell Flux your material and thickness — get instant PWHT requirements.
Ask Fluxالنقاط الرئيسية
- D1.1 PWHT is optional — only required when specified in contract documents. ASME VIII makes it mandatory based on material and thickness.
- D1.1 specifies both heating and معدل التبريد limits (400/500°F per hour divided by thickness) — ASME VIII does not mandate specific rates.
- P91 PWHT is critical — code minimum is 1,300°F (UCS-56-11), best practice is 1,350–1,425°F. Errors in either direction cause in-service failures that may not be detectable by NDE.
- Alternative lower-درجة الحرارة PWHT is allowed by both D1.1 (
Table 7.3) and ASME VIII (UCS-56) with longer holding times.
"المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) هي المتطلب الأكثر شيوعًا الذي يتم تحديده بشكل مفرط وسوء فهمه في التصنيع الإنشائي. بموجب D1.1، إذا لم تطلب وثائق العقد ذلك، فإنه غير مطلوب — بغض النظر عن سماكة المادة."
D1.1:2025 Clause 5.9 defines PWHT as a prequalified condition only when specified by the Engineer in the contract documents
الأسئلة المتكررة
لا تتطلب D1.1:2025 المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) تلقائيًا — يجب أن يحددها المهندس في وثائق العقد. عند تحديدها، تُستخدم المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) لتخفيف إجهادات اللحام المتبقية. يحدد Clause 5.9 الشروط التي بموجبها يتم تأهيل إجراء لحام (WPS) للمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مسبقًا: مقاومة الخضوع الدنيا لا تتجاوز 50 ksi، والفولاذ ليس مروى ومُلدن (Q&T)/مروى ومُلدن ذاتيًا (QST)/معالج حراريًا ميكانيكيًا (TMCP)، ولا توجد متطلبات متانة CVN، وتوفر بيانات معدن اللحام لحالة ما بعد المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)، ويتم إجراء العملية وفقًا لـ Clause 7.8.
وفقًا لـ D1.1:2025 Clause 7.8.3.2، يجب أن تكون درجة حرارة تثبيت المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) 1100–1200°F [600–650°C]. يجب وضع اللحام في فرن لا تتجاوز درجة حرارته 800°F [430°C] وفقًا لـ Clause 7.8.2.3. فوق 800°F، يجب ألا يتجاوز معدل التسخين 400°F/hr مقسومًا على أقصى سماكة للمعدن بالبوصة، بحد أدنى 100°F/hr. يجب ألا يتجاوز التبريد فوق 800°F 500°F/hr مقسومًا على أقصى سماكة؛ تحت 800°F يمكن تبريد اللحام في الهواء الساكن.
وفقًا لـ D1.1:2025 Clause 7.8.1، لا يُنصح باستخدام الفولاذ المروى والمُلدن (Q&T)، والمروى والمُلدن ذاتيًا (QST)، والمُصلد بالترسيب (PH)، والمعالج حراريًا ميكانيكيًا (TMCP) للمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT). يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة للمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) إلى تغيير الحالة المعدنية لهذه الفولاذات وتقليل خصائصها الميكانيكية. إذا كانت المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مطلوبة على هذه الفولاذات، فيجب تطوير الإجراء وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة للفولاذ والموافقة عليها من قبل المهندس.
يسمح D1.1:2025 Clause 7.8.3.3 بالمعالجة الحرارية البديلة بعد اللحام (PWHT) باستخدام درجات حرارة أقل مع أوقات تثبيت أطول وفقًا لـ Table 7.3. يوفر هذا مرونة عندما تكون درجة حرارة التثبيت القياسية 1100–1200°F [600–650°C] غير عملية أو قد تكون ضارة للمادة. يجب اتباع مجموعات درجة الحرارة والوقت البديلة في Table 7.3 بدقة — يزداد وقت التثبيت مع انخفاض درجة الحرارة عن النطاق القياسي.
ليس دائمًا، لكن ASME VIII Division 1 يجعل المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) إلزامية للعديد من تركيبات المواد/السماكات وفقًا لـ UCS-56. بالنسبة لفولاذ الكربون P-Number 1، عادةً ما تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مطلوبة عندما تتجاوز السماكة الاسمية 1.5 بوصة (38 مم). بالنسبة لفولاذ السبائك P-Number 3 والأعلى، قد تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) مطلوبة عند أي سماكة. توجد إعفاءات وفقًا لـ UCS-56(b) عند استيفاء شروط محددة — بما في ذلك حدود محتوى الكربون القصوى، والحفاظ على التسخين المسبق، واستخدام معادن حشو منخفضة الهيدروجين. على عكس D1.1 حيث يجب على المهندس تحديد المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)، فإن ASME VIII يدمجها في متطلبات الكود.
يتطلب ASME VIII UCS-56-11 درجة حرارة تثبيت دنيا تبلغ 1300 درجة فهرنهايت (705 درجات مئوية) لفولاذ P-Number 15E (SA-335 P91, SA-213 T91, SA-182 F91). تضييق أفضل الممارسات الصناعية هذا النطاق إلى 1350 إلى 1425 درجة فهرنهايت لأن النطاق من 1300 إلى 1350، على الرغم من كونه قانونيًا بموجب الكود، ينتج متانة أقل جودة. تعتمد درجة الحرارة القصوى على محتوى Ni+Mn في معدن الحشو: 1455 درجة فهرنهايت لـ Ni+Mn عند أو أقل من 1.0 بالمائة، 1435 درجة فهرنهايت لـ 1.0 إلى 1.2 بالمائة. الحد الأدنى لوقت التثبيت هو ساعتان للسماكات حتى 5 بوصات. تجاوز الحد الأقصى يخاطر بالتليين إلى ما دون متطلبات الشد الدنيا. يجب التحكم في المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) لفولاذ P91 بدقة وتوثيقها.
نعم. يمكن أن تفقد فولاذات المروى والمُلدن (Q and T)، والمروى والمُلدن ذاتيًا (QST)، والمعالج حراريًا ميكانيكيًا (TMCP) قوتها ومتانتها إذا تعرضت للمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) عند درجات حرارة تتجاوز أو تقترب من درجة حرارة التلدين الأصلية. يحذر D1.1 Clause 7.8.1 تحديدًا من المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) لهذه الأنواع من الفولاذ دون موافقة الشركة المصنعة للفولاذ. لتطبيقات ASME، يمكن أن يؤدي التلدين المفرط لفولاذ الكروم-الموليبدينوم أو تجاوز الحد الأعلى للمعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) لفولاذ P91 إلى إنتاج بنية مجهرية ناعمة بشكل خطير قد لا تكون قابلة للكشف بواسطة طرق الفحص غير المدمرة (NDE) القياسية.
بيانات مرجعية من AWS D1.1/D1.1M:2025 و ASME BPVC VIII-1. غير تابع لـ AWS أو ASME.