Post-Weld 熱処理 (PWHT) — D1.1:2025 Requirements
This PWHT ガイド explains when 溶接後熱処理 enters a 溶接 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 要求事項.
D1.1:2025 条項 5.9は、溶接後熱処理が事前認定される条件を定義しています。条項 5.7.8は応力除去の手順を規定しており、保持温度は1100–1200°F [600–650°C]、800°Fを超える加熱速度は400°F/hrを超えないこと、投入温度は800°Fを超えないこと、800°Fを超える冷却速度は500°F/hrを超えないこととされています。
D1.1:2025における溶接後熱処理の要件
溶接後熱処理はD1.1によって自動的に要求されるものではありません。それは契約図書に明記されている必要があります。指定された場合、条項 5.9の下で事前認定されるか、または事前認定WPSの枠組み外で適用される条項 5.7.8の応力除去要件となる場合があります。
技術者は、溶接による残留応力を低減する必要がある場合に溶接後熱処理を指定します — 通常、寸法安定性、応力腐食割れ感受性、または材料の供用要件がそれを要求する用途においてです。D1.1は溶接後熱処理を誘発する供用条件を定義していません。その判断は記録責任技術者に委ねられます。D1.1は溶接後熱処理が必要な場合の手順を定義しています。
条項 5.9 — 溶接後熱処理の事前認定
溶接後熱処理を使用するWPSは、以下の5つの条件すべてが満たされる場合にのみ、条項 5.9の下で事前認定されます。
(1) 降伏強さ — 母材の最小規定降伏強さが50 ksi [345 MPa]を超えないこと。
(2) 鋼材の種類 — 鋼材が焼入れ焼戻し（Q&T）、焼入れ自己焼戻し（QST）、熱機械制御プロセス（TMCP）、または機械的性質を向上させるための冷間加工されていないこと。これらの冶金学的条件は高温に敏感であり、溶接後熱処理によって劣化する可能性があります。
(3) CVN要件 — WPSがシャルピーVノッチ（CVN）衝撃靭性要件を満たす必要がないこと。溶接後熱処理は、溶接金属の靭性を特定の資格試験を必要とする方法で変化させる可能性があります。
(4) 溶接金属データ — 溶加材メーカーまたは事前の資格試験から、溶接後熱処理後の溶接金属の機械的性質データが入手可能であること。
(5) 手順の適合性 — 溶接後熱処理が条項 5.7.8に従って実施されること。
これらの5つの条件のいずれかが満たされない場合、WPSは条項 5.4に従って試験によって認定されなければなりません。
条項 5.7.8.1 — 溶接後熱処理が推奨されない鋼材
Q&T、QST、析出硬化（PH）、およびTMCP鋼は、条項 5.7.8.1の下では溶接後熱処理が推奨されません。溶接後熱処理の高温は、これらの鋼材が製造時に達成した冶金学的状態を変化させ、降伏強さ、引張強さ、または衝撃靭性を最小規定値以下に低下させる可能性があります。
これらの鋼材のいずれかに溶接後熱処理が必要な場合、その手順は鋼材メーカーの推奨に従って作成され、技術者の承認を受ける必要があります。これらの鋼材には事前認定された条項 5.9の経路は利用できません — 資格試験が必要です。
条項 5.7.8.2 — 溶接後熱処理手順の要件
溶接後熱処理手順は書面で作成され、条項 5.7.8.2に従って以下の要素を含まなければなりません。
| Parameter | Requirement |
|---|---|
| Entry temperature | Furnace shall not exceed 800°F [430°C] when weldment is loaded |
| Heating rate above 800°F | ≤400°F/hr ÷ 最大 metal 板厚 (in) [≤560°C/hr ÷ cm]; 最小 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 |
板厚に関する注記: 加熱および冷却速度の計算式では、熱処理される溶接部断面の最大金属板厚を使用します。2インチ厚の板の場合、800°Fを超える最大加熱速度は400 ÷ 2 = 200°F/hrとなります。この計算式は、厚い断面に対して自動的に遅い速度を生成し、熱勾配を低減し、熱処理サイクル中の溶接ひずみや割れのリスクを低減します。
代替溶接後熱処理 (条項 5.7.8.3.3)
Table 7.3に従い、より低い温度でより長い保持時間が許可されています。これにより、標準の1100°F [600°C]の保持温度が達成できない場合や、材料に有害である場合に柔軟性が提供されます。Table 7.3の代替温度-時間組み合わせは正確に守られなければなりません — 標準範囲を下回る温度では保持時間が増加します。この方法は、炉の温度精度が限られている現場熱処理に役立つ場合があります。
複数規格における溶接後熱処理の比較
溶接後熱処理の要件は、溶接基準によって大きく異なります。温度範囲、保持時間、および必須か任意かの性質は、基準の適用範囲と対象材料に基づいて異なります。
| Aspect | D1.1:2025 | ASME VIII | API 650 |
|---|---|---|---|
| When required | Only when specified in 契約図書 (Clause 5.9) | Mandatory per UCS-56 based on P-Number, thickness, and service | Required per 表 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 |
ASME VIII 溶接後熱処理 (UCS-56)
D1.1とは異なり、ASME Section VIII Division 1は、多くの材料/板厚の組み合わせに対して溶接後熱処理を必須としています — 技術者が別途指定する必要はありません。UCS-56は、P-ナンバー、公称板厚、および最小予熱温度に基づいて溶接後熱処理の要件を決定する表を提供しています。P-ナンバー1の炭素鋼の場合、UCS-56(b)で免除されない限り、通常1.5インチ（38 mm）を超える板厚で溶接後熱処理が必要です。P-ナンバー3以上の合金鋼の場合、溶接後熱処理の閾値は低く、しばしば任意の板厚で要求されます。
ASME VIIIは、特定の条件が満たされる場合に溶接後熱処理の免除も許可しています。これには、最大炭素含有量制限、最小温度以上の予熱維持、および低水素溶接金属を生成する特定の溶加材の使用が含まれます。これらの免除はUCS-56で慎重に定義されており、製作記録に文書化する必要があります。
Cr-Mo鋼およびP91鋼の溶接後熱処理
クロムモリブデン鋼（P-ナンバー4、5A、5B）および9Cr-1Mo-V鋼（P-ナンバー15E）は、事実上すべての建設基準で溶接後熱処理を必要とします。溶接後熱処理のパラメータは材料固有であり、正確に制御されなければなりません。
- P-Number 4 (1-2% Cr): 基準 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.
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Ask Flux重要なポイント
- 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 冷却速度 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-温度 PWHT is allowed by both D1.1 (
Table 7.3) and ASME VIII (UCS-56) with longer holding times.
「溶接後熱処理は、鉄骨製作において最も過剰に指定され、最も理解されていない要件です。D1.1では、契約図書で要求されていない限り、板厚に関係なく必要ありません。」
D1.1:2025 Clause 5.9 defines PWHT as a 事前認定 condition only when specified by the Engineer in the contract documents
よくある質問
D1.1:2025は溶接後熱処理を自動的に要求しません — 技術者によって契約図書に明記されている必要があります。指定された場合、溶接後熱処理は残留溶接応力を除去するために使用されます。条項 5.9は、溶接後熱処理WPSが事前認定される条件を定義しています。すなわち、最小降伏強さが50 ksiを超えないこと、鋼材がQ&T/QST/TMCPではないこと、CVN靭性要件がないこと、溶接後熱処理後の溶接金属データが入手可能であること、および手順が条項 5.7.8に従って実施されることです。
D1.1:2025 条項 5.7.8.3.2によると、溶接後熱処理の保持温度は1100–1200°F [600–650°C]でなければなりません。溶接品は条項 5.7.8.2.3に従い、800°F [430°C]を超えない炉に入れなければなりません。800°Fを超える場合、加熱速度は最大金属板厚（インチ単位）で割った400°F/hrを超えてはならず、最小100°F/hrとします。800°Fを超える冷却は最大板厚で割った500°F/hrを超えてはならず、800°F未満では溶接品は静止空気中で冷却しても構いません。
D1.1:2025 条項 5.7.8.1によると、焼入れ焼戻し（Q&T）、焼入れ自己焼戻し（QST）、析出硬化（PH）、および熱機械制御プロセス（TMCP）鋼は溶接後熱処理が推奨されません。溶接後熱処理の高温は、これらの鋼材の冶金学的状態を変化させ、機械的性質を低下させる可能性があります。これらの鋼材に溶接後熱処理が必要な場合、その手順は鋼材メーカーの推奨に従って作成され、技術者の承認を受ける必要があります。
D1.1:2025 条項 5.7.8.3.3は、Table 7.3に従い、より低い温度でより長い保持時間を使用する代替溶接後熱処理を許可しています。これは、標準の1100–1200°F [600–650°C]の保持温度が非現実的であるか、材料に潜在的に有害である場合に柔軟性を提供します。Table 7.3の代替温度-時間組み合わせは正確に守られなければなりません — 標準範囲を下回る温度では保持時間が増加します。
常にではありませんが、ASME VIII Division 1はUCS-56に従い、多くの材料/板厚の組み合わせに対して溶接後熱処理を必須としています。P-ナンバー1の炭素鋼の場合、公称板厚が1.5インチ（38 mm）を超える場合に通常溶接後熱処理が必要です。P-ナンバー3以上の合金鋼の場合、任意の板厚で溶接後熱処理が必要となる場合があります。UCS-56(b)に従い、特定の条件が満たされる場合に免除が存在します — これには最大炭素含有量制限、予熱維持、および低水素溶加材の使用が含まれます。技術者が溶接後熱処理を指定する必要があるD1.1とは異なり、ASME VIIIはそれを基準要件に組み込んでいます。
ASME VIII UCS-56-11は、P-ナンバー15E鋼（SA-335 P91、SA-213 T91、SA-182 F91）に対して1,300度華氏（705度摂氏）の最小保持温度を要求しています。業界のベストプラクティスでは、1,350から1,425度華氏に絞り込まれています。これは、1,300から1,350の範囲が基準上は合法であるものの、劣悪な靭性を生み出すためです。最高温度は溶加材のNi+Mn含有量によって異なります。Ni+Mnが1.0パーセント以下の場合は1,455度華氏、1.0から1.2パーセントの場合は1,435度華氏です。最小保持時間は、板厚が5インチまでの場合2時間です。最高温度を超えると、最小引張要件を下回る軟化のリスクがあります。P91の溶接後熱処理は正確に制御され、文書化されなければなりません。
はい。焼入れ焼戻し（Q&T）、焼入れ自己焼戻し（QST）、および熱機械制御プロセス（TMCP）鋼は、元の焼戻し温度を超えるか、それに近い温度で溶接後熱処理を受けると、強度と靭性を失う可能性があります。D1.1 条項 5.7.8.1は、鋼材メーカーの承認なしにこれらの種類の鋼材に溶接後熱処理を行うことを特に警告しています。ASME用途の場合、Cr-Mo鋼の過焼戻しやP91の溶接後熱処理の上限を超えることは、標準的な非破壊検査方法では検出できないほど危険なほど軟らかいミクロ組織を生成する可能性があります。
AWS D1.1/D1.1M:2025およびASME BPVC VIII-1からの参照データ。AWSまたはASMEとは提携していません。