PWHT ไม่ใช่แค่ "heat ท่อหลังเชื่อม" — แต่คือ code compliance process ที่ต้องผ่าน Authorized Inspector (AI) sign-off ตาม ASME, AWS, API · บทความนี้สำหรับ welding engineer + QA + AI ที่ต้องเข้าใจ 5 จุด critical: ความต่าง Pre-heat vs PWHT, HIC physics ที่ Pre-heat ป้องกัน, Soak Band geometry rules, Heating/Cooling Rate per P-Number, และ eQC traceability workflow ที่สร้าง Temperature Certificate ผ่าน audit ได้จริง · Equipment specs ดู Series #1: Bearing Removal
1️⃣ Pre-heat vs PWHT — สอง Process ที่มักถูกสับสน
ในวงการ welding เมืองไทย หลายครั้งใช้คำ "PWHT" แทน pre-heat → confusion กับ inspector + customer · จริงๆ เป็น 2 กระบวนการต่างกัน ที่อาจต้องทำทั้งคู่ในงานเดียว:
🔥 Pre-heat (Preheating)
"อุ่นก่อน + ระหว่างเชื่อม"
- เมื่อ: ก่อนเริ่มเชื่อม + รักษา interpass ระหว่างเชื่อม
- อุณหภูมิ: 80-200°C ทั่วไป (ขึ้นกับ CE ของ base metal)
- วัตถุประสงค์: Slow cooling, ลด residual stress, ขับ hydrogen ป้องกัน HIC
- Standard: AWS D1.1 Table 3.2, ASME B31.3 Para. 330
- Trigger: Carbon Equivalent (CE), thickness, ambient temp, restraint
🌡 PWHT (Post-Weld Heat Treatment)
"เผาหลังเชื่อมเสร็จ"
- เมื่อ: หลังเชื่อมเสร็จ (มักทำหลัง 24-48 ชม. เพื่อให้ delayed crack แสดงตัวก่อน)
- อุณหภูมิ: 580-720°C (P-No.1) / สูงกว่า P-No.4-5
- วัตถุประสงค์: Stress relief, temper martensite, improve toughness
- Standard: ASME B31.3 Table 331.1.1, ASME PCC-2
- Trigger: P-No., wall thickness, service condition, code requirement
2️⃣ HIC Physics — ทำไม Pre-heat ถึงสำคัญ
Hydrogen-Induced Cracking (HIC) คือ failure mode อันดับ 1 ของ pipeline weld ที่ไม่ pre-heat ถูกต้อง · เกิดได้ 24-72 ชั่วโมงหลังเชื่อม (delayed cracking) → field failure ภายหลังเป็นเดือน · Mechanism:
- Hydrogen Source: moisture ใน flux/electrode, atmospheric humidity, base metal contamination, oil/grease residue
- Atomic Hydrogen Dissolves: ใน weld pool ที่อุณหภูมิ molten ~1500°C · solubility สูงในของเหลว
- Trapped on Cooling: ขณะ weld solidify เร็ว → atomic H ไม่มีเวลา diffuse ออก → trapped ใน lattice + at grain boundaries
- Stress Concentration: H accumulates ที่ defect + microstructure transformation site (martensite, HAZ coarse grain)
- Crack Propagation: H pressure + tensile residual stress + susceptible microstructure → crack เริ่ม + grow → through-wall failure
Pre-heat ทำลาย mechanism นี้ใน 3 วิธี:
- Drive out hydrogen: heat ที่ 100-150°C+ ขับ atomic H ออกจาก base metal ก่อนเชื่อม
- Slow cooling rate: ลด T8/5 (cooling time 800→500°C) → atomic H มีเวลา diffuse ออกก่อน trap · ลด martensite formation ใน HAZ
- Reduce thermal gradient: base metal ที่อุ่น → ลด thermal shock → ลด residual stress concentration
3️⃣ Soak Band Geometry — กฎ 1× Wall Thickness
ASME B31.3 Para. 331.1.6 + ASME PCC-2 ระบุ 3 zones ที่ต้องควบคุมสำหรับ PWHT · ทำผิด = ไม่ผ่าน AI sign-off แม้ temperature ถึง spec:
Definition แต่ละ Zone
- Soak Band (สีส้มเต็ม): พื้นที่ที่ต้อง ถึง soak temperature · ขั้นต่ำ 2t (1× wall thickness แต่ละด้านของ weld centerline) · pyrometer ต้องวัดในนี้
- Heated Band (เส้นประเหลือง): พื้นที่ที่ Glow Cable ห่อ + ให้ความร้อน · ขั้นต่ำ 4t หรือ 100 mm (ค่าที่มากกว่า) · กว้างกว่า soak band เพื่อ compensate radial heat loss
- Gradient Control Band (เส้นประขาว): พื้นที่ที่ต้อง insulate ด้วย ceramic blanket — ป้องกัน steep gradient → ป้องกัน thermal stress crack ที่ขอบ
4️⃣ Heating & Cooling Rate per P-Number
ASME B31.3 Table 331.1.1 ระบุ rate limits ตาม P-Number ของ base metal · ทำเร็วเกิน = thermal shock + warp · ทำช้าเกิน = inefficient + soak time นาน:
| P-Number | วัสดุ (ตัวอย่าง) | Heating Rate Max | PWHT Temp Range | Min Soak Time | Cooling Rate Max |
|---|---|---|---|---|---|
| P-No.1 | Carbon Steel A106 Gr.B, A53, API 5L X42-X65 | 222°C/hr above 315°C | 593-649°C typical | 1 hr/25mm (min 1 hr) | 222°C/hr to 315°C, then air |
| P-No.3 | 1¼Cr-½Mo (A335 P11) | 167°C/hr above 315°C | 704-746°C typical | 1 hr/25mm (min 2 hr) | 167°C/hr to 315°C |
| P-No.4 | 2¼Cr-1Mo (A335 P22) | 167°C/hr above 315°C | 704-760°C typical | 1 hr/25mm (min 2 hr) | 167°C/hr to 315°C in furnace/hood |
| P-No.5A | 5Cr-½Mo (A335 P5) | 139°C/hr above 315°C | 704-760°C typical | 1 hr/25mm (min 2 hr) | 139°C/hr to 315°C |
| P-No.8 | Stainless Austenitic (304, 316) | Not generally required | Not generally required* | — | — |
5️⃣ eQC eDH R&D — Temperature Certificate Workflow
AI sign-off ต้องเห็นเอกสาร 4 ชุดสำหรับ PWHT:
- WPS / PQR qualified ตาม ASME Sec.IX
- Mill test certificate ของ base metal (chemistry + heat treatment history)
- PWHT chart (continuous time-temperature record + signature)
- Calibration cert ของ pyrometer / thermocouple (annual หรือตาม internal QA)
ข้อ 3 (PWHT chart) ที่ AI ตรวจละเอียดที่สุด · eldec eQC eDH R&D สร้าง chart ให้อัตโนมัติ:
What goes into the certificate
- Cycle ID + start/end timestamp
- WPS/PQR reference number
- Joint ID + drawing reference
- Continuous time-temperature curve (multi-pyrometer)
- Heating rate / soak duration / cooling rate (calculated + displayed)
- Power, current, voltage, frequency log per data point
- Operator name + ASME Sec.IX qualification reference
- Pyrometer calibration cert reference (operator entered)
- Signature line for operator + AI sign-off
6️⃣ HDFC — Heavy Duty Field Case for Offshore
HDFC Protection Case
Generator field protection สำหรับ offshore platform, marine vessel, onshore pipeline ในพื้นที่ห่างไกล · IP54 protection rating ขั้นต่ำ — กันฝน salt spray humidity dust + ทนการกระแทกขณะ helicopter/crane transport
Generator ทำงานเต็มประสิทธิภาพภายใน HDFC — ออกแบบ ventilation + heat dissipation เฉพาะ · ไม่ลด duty cycle
เมื่อไหร่ต้องใช้ HDFC
- Offshore platform PM: รักษา equipment จาก salt spray + storm exposure ระหว่าง mobilization weeks
- Helicopter transport: rated handling จุด lift + impact protection ระหว่าง deployment
- Marine vessel ops: deck-mounted operation in rolling/pitching conditions
- Pipeline tie-in remote: long-distance generator ส่งทางรถ truck + rough roads
- Monsoon-season PM: outdoor deployment ระหว่าง heavy rain period
- Hot/dusty environment: Middle East refinery + cement plant + mining site
7️⃣ Induction PWHT vs Electric Resistance — Quick Comparison
| Parameter | 🔥 Induction (eldec + Glow Cable) | 🔌 Electric Resistance (Ceramic Pad) |
|---|---|---|
| Heat Transfer | Volumetric (eddy current ภายใน wall) | Conductive (outer surface → inner) |
| Through-Wall Uniformity | Uniform — same temp inside/outside | Outer hotter than inner — gradient |
| Heat-up Speed | Fast — direct in metal | Slower — surface conduction |
| Recovery After Interruption | Fast restart | Slow — pad reheat first |
| Wet/Humid Environment | No contact terminals — OK | Pad terminals risk corrosion + contact resistance |
| Thick Wall (≥ 25 mm) | Through-wall heat reliable | Inner wall lag — extended soak time needed |
| Soak Band Coverage | Glow Cable wraps geometry exactly | Pad sized to common geometries |
| Initial Equipment Cost | Higher upfront | Lower upfront |
| Operating Energy Cost | ~85-95% efficient | ~70-85% (heat loss to ambient) |
| Best For | Offshore, thick wall, traceable QA | Onshore field welding, thin wall, budget jobs |
Equipment Reference
📚 Generator Specs ดูที่ Series #1
เพื่อไม่ซ้ำเนื้อหา — สำหรับ eldec ECO-LINE EEI² XL (ทั่วไปใช้ในงาน PWHT pipe ขนาดใหญ่) + Glow Cable system + Cable Box specs ดูที่ Series #1: Bearing Removal
สำหรับ PWHT specifically: เลือก ECO-LINE EEI² XL MF (100-150 kW) ที่มี eQC eDH R&D module + multi-pyrometer support + optionally HDFC enclosure สำหรับ offshore deployment