روش جوشکاري هات تپ (Hot Tapping) بر روي لوله ها و تجهیزات در سرویس

جوشکاري بدون هات تـب بـر روي لوله ها و تجهیزات در سرویس، براي لوله ها ي کـربن اسـتیل ، فرتیـک (ferritic) و فولادهـاي اسـتنلس اسـتیل میباشـد. بـراي جوشکاري هات تپ بر روي متریالهاي آلومینیوم ، مس ، پلاستیک و چدن باید روشهاي خاص آنها در نظر گرفته شود. در صنعت نفت (پالایشگاهها , پتروشیمی , خطوط لوله و … ) بدلایل مختلفی تصمیم به تعمیـر و جوشـکاري بـر روي لولـه هـا و تجهیزات که در سرویس میباشند , گرفته می شود . بعنوان مثال بعضی مواقع با توجه به نشتی خطوط لولـه و عـدم امکـان از سـرویس خارج نمودن آن , مطابق روشهاي ارائه شده در استاندارد لازم است محل نشتی بطور موقت تعمیر و جوشکاري شود.تصـاویر زیـر(1و2( نمونه هائی از روش تعمیر و جوشکاري لوله می باشد

در زمان جوشکاري بر روي لوله ها و تجهیزاتی که در سرویس می باشند ، دو مورد بسیار مهم وجود دارد که همیشه باید نسـبت به این موارد دقت کافی بعمل آید . یکی از آنها ترك خوردگی در زمان جوشکاري و دیگري سوختگی جـوش  (through Burn) مـی باشد، زیرا که

1 .ترك زمانی رخ میدهدکه محل جوشکاري به سرعت سرد شود.

2 .سوختگی جوش در زمانی اتفاق می افتد که محل جوشکاري حرارت زیادي داشته باشد و فشار مسیر نیز زیاد باشد.

بازرس باید قبل از اقدام به جوشکاري ، شرایط لوله را در محل اتصال هات تب و یا جوشکاري ,از نظر متریـال ، ضـخامت و عیـوب داخلی متریال بررسی نماید تا حداقل ریسک در خصوص سوختگی و ترك خوردگی را داشته باشد . اتصالات و الکترود جوشـکاري بایـد مطابق با متریال لوله یا تجهیزات انتخـاب گـردد . بعنـوان مثـال الکترودهـاي کـم هیـدروژن  (Hydrogen Low) مشـکلات کمتـري در خصوص ایجاد ترك ، بوجود می آورند. در مورد متریالهایی که نیاز به عملیات حرارتی دارند یزن باید دقت بیشتري گردد.

روشهاي جلوگیري از سوختگی جوش

براي جلوگیري از سوختگی جوش باید روش جوشکاري بدقت نوشته شود و همچنین مسائل مربوطه به انتقال حـرارت در نظـر گرفتـه شود . جهت جوشکاري به لوله هاي با ضخامت کمتر از 4.6 میلی متر  باید قطر الکترود جوشکاري از 2.4 میلی متر  کمتر باشد و با حـداقل حـرارت (برق پایین)جوشکاري شود . البته در مورد متریالهایی که کربن معادل آنها بالا باشد حرارت جوشکاري کم باعث افزایش ریسـک تـرك خوردن لوله میشود.پاسهاي بعدي را در صورتی که ضخامت لوله بیشتر از 12.8 میلی متر نباشد، می توان با الکترود قطـر 3.2 میلی متر یـا کمتـر جوشکاري نمود. براي لوله ها و تجهیزاتی که ضخامت آنها بیشتر از 12.8 میلی متر باشد و در جایی که سوختگی جوش اتفـاق نیافتـد، مـی توان از الکترود با قطر بیشتر استفاده نمود و در مواردي که احتمال سوختگی جـوش وجـوددارد، نبایـد از آمپـر بـالا بـراي جوشـکاري استفاده شود.لازم بذکر است در اغلب موارد الکترودهاي کم هیدروژن ترجیح داده می شوند.

جریان سیال در لوله ها  ( جوشکاري هات تپ )

• براي ضخامتهاي کمتر از 6.4 میلی متر باید جریان سیال بگونه اي باشد که سیال بیش از حد گـرم نشـود، در غیـر اینصـورت ممکـن اسـت فشار (expansion) سیال و حرارت در منطقه جوش باعث سوختگی جوش شود. همچنین سرعت بیش از حد سیال نیز اگر باعث سـرد شدن سریع لوله گردد، خطر ترك خوردن وجود دارد
• براي ضخامت 6.4 میلی متر تا 12.8 میلی متر افزایش سرعت سیال خطر ترك خوردگی و کاهش سرعت سیال خطر سوختگی جـوش را افـزایش می دهد.
• در ضخامتهاي بالاتر از 12.8 میلی متر خطر ترك خوردگی و سوختگی جـوش کمتـري وجـود دارد.(جهـت جوشـکاري وهـات تـب بـر روي مسیرهاي فلر(flare)باید دقت شود در صورت نیاز و براي جلوگیري از آتش و انفجار در زمان جوشکاري، داخل مسیر به مقـدار کـافی بخار(steam) تزریق گردد.)

ضخامت متریال

ضخامت لوله ها و تجهیزات باید به اندازه اي باشد که اتصالات مربوطه به هـات تـب را تحمـل کنـد. در صـورت نیـاز در محـل مـورد نظرصفحات تقویت (pad Reinforcing) گاهیا تکیه (Support) نصب گردد . جنس لوله و تجهیزات در محل اتصال هات تب باید عـاري از عیوبی مانندلایه لایه شدن(Lamination)، تاثیرات هیدروژن (attack Hydrogen) یا ترك خـوردگی تنشـی(SCC) باشـد . کمتـرین ضخامت مورد نیاز براي اجراي پروژه هات تب ،4.8 میلی متر توصیه می گردد. حداقل ضخامت واقعی براي جلـوگیري از سـوختگی جـوش معادل 2.4میلی مترمی باشد.

عملیات حرارتی

بعضی از تجهیزات و لوله ها از نظر متالورژیکی، ضخامت و یا سیال داخل لوله در صورتی که جوشکاري شوند (جوشکاري هات تپ) ، نیاز به عملیات حرارتـی دارند، لذا اجراي پروژه هات تب و یا جوشکاري بر روي آنها مجاز نمی باشد.

دماي لوله ها و تجهیزات

بطور کلی نباید جوشکاري ( جوشکاري هات تپ ) بر روي لوله ها و تجهیزاتی که دماي آنها پایین تر از ºC 45 -می باشد صورت گیرد. در بعضی مـوارد نیـز ممکن است پیش گرم کردن محل جوشکاري ضروري باشد.(مثلاً بر روي متریالهایی که کربن معادل آنها بـالا و یـا مقاومـت مکـانیکی بالایی دارند.)

شرایط محل نصب اتصالات هات تب

• فاصله محل اتصال هات تب تا فلنج یا اتصالات پیچی کمتر از “18 نباشد.
• فاصله از جوش محیطی لوله ها کمتر از (7 سانتی متر) “3 نباشد.
• نحوه اتصال هات تب مطابق استاندارد باشد مثلاً:

1. براي اتصال به piping مطابق استاندارد x.B31 ASME
2. براي اتصال به مخازن اتمسفریک مطابق استاندارد 650 API

• براي اتصال به مخازن تحت فشار مطابق استاندارد VIII section ASME

بررسی امکان جوشکاري هات تپ برروي لوله وتجهیزات

جوشکاري یا انجام هات تب نباید بر روي لوله ها و تجهیزاتی که تحت فشار خلاء(Vacuum)میباشند، انجام گردد. بطور کلی جوشکاري و هات تب بر روي سرویسهاي زیر ممنوع می باشد:

• مخلوط بخار و هوا یا بخار و اکسیژن که گاهی در اثر حرارت احتمال انفجار وجود دارد، اکسیژن یا سیالی که از اکسیژن غنـی باشـد در اثر حرارت جوشکاري روي فلز مورد نظر تاثیر مخرّبی دارد.
• هیدروژن
• Peroxides ، Chlorine ، Acid و دیگر مواد شیمیایی مشابه
• Caustic ،Amine ، water Sour (با توجه به اینکه نیاز به عملیات حرارتی دارند) در این سرویسها پس از جوشکاري , در منطقه متاثر از جوشکاري (HAZ) ترك ایجاد خواهد شد
• در سرویسهاي هیدروکربن اشباع نشده ( مانند اتیلن) که در اثر حرارت جوشکاري ممکن است هات اسپات (spot Hot) ایجاد شود.

آماده سازي هات تب

براي اجراء و جوشکاري اتصالات بر روي لوله ها و تجهیزاتی که در سرویس می باشند، آماده سازي مراحل زیر ضروري می باشد:

• طراحی اتصالات
• روش هات تب
• روش جوشکاري هات تپ مطابق با استاندارد ASME
• رعایت ایمنی ، حضورآتش نشانی وشرایط اورژانس باید در نظر گرفته شود.

روش اجراء

• رعایت نکات ایمنی
• مارك کردن محل اجراي هات تب
• اندازه گیري ضخامت محل جوشکاري و بررسی آن
• برنامه ریزي و آماده سازي مراحل کار
• انجام تستهاي مورد نیاز از جمله آزمایش بخارات آتش زا، اکسیژن و ایمن بودن مراحل اجراي جوشکاري از نظر هواي اطراف
• اجازه کار جهت انجام جوشکاري ( پرمیت)
• آماده نمودن تجهیزات خاموش کننده آتش و حضور آتش نشان در محل
• علامت گذاري و مشخص نمودن محدوده کاري

جوشکاري هات تپ

• استفاده از روش جوشکاري مناسب
• انتخاب جوشکار کد
• تایید طرح اتصال(Fit up)
• تمیز کاري محل جوشکاري وحفاظت محل جوشکاري از شرایط نامطلوب (آب وهوا)

بازرسی از جوش

کلیه جوشها تحت بازرسی قرار می گیرند، آزمایشات PT ، UT ، MT در صورت نیاز ، قبل از نصب دستگاه هات تب انجام گردد. اگر تستهاي مذکور بعد از انجام پاس اول انجام گردد باید قبل از تست، سطوح تمیز گردد.تستهاي فـوق نبایـد جـایگزین تسـت هیدرواستاتیکی یا پنوماتیکی شوند.

تست فشار انشعاب نصب شده

• شیر نصب شده بر روي اتصالات هات تب باید از نظر فشار و کلاس (Class) مطابق مسیر باشد و کاملاً باز باشد و شیر مذکور قبـل از نصب از نظر نشتی سیت (Seat) تایید شده باشد.
• شیر باید در مرکز فلنج نازل نصب گردد
• مطمئن باشید که شیر تخلیه دستگاه هات تب سالم باشد
• در زمان حرکت متّه دستگاه ، مطمئن باشید که متّه متوقف نشده باشد.
• فاصله طی شده توسط متّه به دقت کنترل شود.

نتیجه گیري جوشکاري هات تپ

پس از مطالعه دستورالعمل جاري، پیشنهاد می گردد براي اینکه هیچ نکته اي فراموش نشود، چک لیسـت (check list) تهیـه و مـوارد ذکر شده مجدداً قبل از اجراي کار و همچنین در طی مراحل اجراي کاربررسی و علامت زده شود.