ASME B31.3 — Preheat Hàn Ống Công Nghệ: P-Number, Thực Hành và Chọn Tempilstik®
ASME B31.3 Process Piping là tiêu chuẩn hàn ống chi phối phần lớn công việc lắp đặt đường ống trong nhà máy lọc dầu, nhà máy khí, nhà máy hóa chất và các cụm xử lý công nghiệp tại Việt Nam. Không giống AWS D1.1 (phân nhóm thép theo Carbon Equivalent và chiều dày), ASME B31.3 phân loại vật liệu theo P-Number — hệ thống phân nhóm riêng của ASME dựa trên thành phần hóa học và cơ tính. Hiểu P-Number và yêu cầu preheat tương ứng là kỹ năng cơ bản của welding engineer, welding inspector và QA/QC trong ngành process piping.
Phân Biệt ASME B31.1 và ASME B31.3
Hai tiêu chuẩn này thường bị nhầm lẫn, đặc biệt trong các dự án nhà máy điện kết hợp với hệ thống xử lý công nghiệp:
| Tiêu chí | ASME B31.1 — Power Piping | ASME B31.3 — Process Piping |
|---|---|---|
| Phạm vi áp dụng | Nhà máy điện: ống hơi chính, ống xả hơi, ống cấp nước | Nhà máy lọc dầu, hóa chất, khí công nghiệp, LNG |
| Giám sát | Yêu cầu Authorized Inspector (AI) theo B31.1 | Yêu cầu Owner's Inspector theo B31.3 |
| Yêu cầu PWHT | Nghiêm ngặt hơn — chiều dày thấp hơn đã yêu cầu PWHT | Ngưỡng chiều dày PWHT thường cao hơn B31.1 |
| Ứng dụng điển hình tại VN | Vận hành ống hơi turbine nhà máy điện | Refinery, petrochemical, gas plant (BSR, PVFCCo, GPP) |
| P-Number system | Cùng hệ thống P-Number — ASME Section IX quản lý | |
Hệ Thống P-Number Trong ASME B31.3
P-Number là số nhóm vật liệu theo ASME Section IX — cơ sở để xây dựng WPS và xác định yêu cầu preheat/PWHT. Các P-Number phổ biến nhất trong process piping tại Việt Nam:
| P-Number | Nhóm vật liệu | Grade điển hình | Preheat tối thiểu (B31.3) | Tempilstik® Part No. |
|---|---|---|---|---|
| P-No.1 | Thép carbon | A106 Gr.B, A53 Gr.B, API 5L Gr.B | 10°C (t < 25mm) / 79°C (t ≥ 25mm) | #28009 (79°C) |
| P-No.1 | Thép carbon cao hơn | A106 Gr.C, chiều dày lớn | 79°C / 121°C | #28009 / #28019 |
| P-No.3 | Thép hợp kim thấp (0.5Mo) | A335 P1, A161 T1 | 79°C | #28009 |
| P-No.4 | Cr-Mo thấp (1.25Cr-0.5Mo) | A335 P11, A213 T11 | 150°C / 302°F | #28318 |
| P-No.5A | Cr-Mo trung bình (2.25–3Cr) | A335 P22, A335 P21 | 200°C / 392°F | #28327 |
| P-No.5B | Cr-Mo cao (5–9Cr), bao gồm P91 | A335 P91, A335 P9 | 200°C / 392°F | #28327 |
| P-No.8 | Austenitic stainless steel | A312 TP304, TP316, TP321 | — | Không cần preheat |
Case Study: Hàn Ống A106 Gr.B 6" Sch.80 Vào Flange Class 600
Đây là tình huống thực tế phổ biến tại các dự án process piping — hàn ống vào flange dày hơn nhiều so với thành ống. Bài toán preheat phức tạp vì hai chi tiết hàn có chiều dày khác nhau đáng kể.
Thông số kỹ thuật
Xác định P-Number
Cả A106 Gr.B và A105 đều thuộc P-No.1 (thép carbon, không hợp kim). WPS sẽ dùng P-No.1 to P-No.1.
Xác định chiều dày để tra preheat
Theo ASME B31.3, khi hai chi tiết có chiều dày khác nhau, chiều dày để tra preheat là chiều dày lớn hơn tại vị trí mối hàn. Trong trường hợp này: hub flange Class 600 DN 6" có chiều dày tại weld bevel xấp xỉ 38mm.
Trình tự kiểm tra preheat tại công trường
- Gia nhiệt bằng dây điện trở hoặc đèn khí propane, toàn chu vi ống và cả mặt flange hub
- Chạm Tempilstik® #28009 vào bề mặt tại vị trí cách mép bevel ≥ 75mm về phía ống, đo ít nhất 4 điểm theo chu vi (0°, 90°, 180°, 270°)
- Đo thêm tại mặt flange hub — điểm dày nhất, xa nguồn nhiệt nhất
- Chỉ bắt đầu hàn khi TẤT CẢ điểm đo đều tan que → xác nhận đồng đều nhiệt
- Ghi nhận vào Preheat Record của hồ sơ QA: thời gian, vị trí đo, kết quả (pass/fail), người kiểm tra
Về kiểm soát interpass temperature giữa các lớp hàn: với P-No.1, interpass tối đa thường 250–300°C theo WPS. Nếu WPS quy định interpass ≤ 250°C, dùng thêm Part #28039 (450°F/232°C) để spot-check.
Yêu Cầu PWHT Theo ASME B31.3
ASME B31.3 quy định ngưỡng chiều dày bắt buộc PWHT cho từng P-Number. Đây là thông số quan trọng thứ hai sau preheat:
| P-Number | Chiều dày bắt buộc PWHT (B31.3) | Nhiệt độ PWHT | Tempilstik® spot check |
|---|---|---|---|
| P-No.1 | t > 19mm (3/4") | 595–650°C | #28047 (316°C) — xác nhận đã vượt ngưỡng dưới |
| P-No.4 | Tất cả chiều dày | 675–760°C | #28057 (550°C) |
| P-No.5A | Tất cả chiều dày | 675–760°C | #28057 (550°C) |
| P-No.5B (P91) | Tất cả chiều dày | 730–760°C | #28065 (788°C) |
| P-No.8 | — | Không yêu cầu | — |
Chi tiết về PWHT và cách Tempilstik® hỗ trợ kiểm soát nhiệt độ PWHT: xem bài PWHT Là Gì? Xử Lý Nhiệt Sau Hàn.
Câu Hỏi Thường Gặp
Ống A106 Gr.B dày dưới 25mm có cần preheat không theo ASME B31.3?
Theo ASME B31.3 Table 330.1.1, P-No.1 với chiều dày dưới 25mm yêu cầu preheat 10°C tối thiểu — thực chất là đảm bảo bề mặt không có độ ẩm và nhiệt độ không thấp hơn 10°C. Trong điều kiện khí hậu Việt Nam (nhiệt độ thường ≥ 25°C), yêu cầu này thường được đáp ứng tự nhiên — nhưng vẫn phải ghi nhận vào hồ sơ QA. Một số WPS chặt hơn yêu cầu 50–79°C ngay cả với ống mỏng để đảm bảo loại bỏ độ ẩm hoàn toàn.
Khi hàn ống P-No.1 vào flange P-No.1, preheat tính theo chi tiết nào?
Theo chiều dày lớn hơn tại vị trí mối hàn (không phải chiều dày trung bình). Đây là quy tắc conservative đảm bảo chi tiết dày hơn — nguội chậm hơn, dễ tích ứng suất hơn — được gia nhiệt đầy đủ. Trong ví dụ ống Sch.80 (10.97mm) hàn vào hub flange (~38mm): tra preheat theo 38mm.
Tại sao phải đo preheat cách mép hàn 75mm thay vì đo ngay tại mép?
Nhiệt độ ngay tại mép bevel phản ánh nhiệt bề mặt tức thời, không phải nhiệt độ thẩm thấu qua toàn bộ chiều dày. Đo cách mép 75mm đảm bảo phần kim loại ngay dưới vùng hàn (sẽ trở thành HAZ) cũng đã đủ nhiệt — không chỉ bề mặt tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa. Xem thêm nguyên lý preheat tại bài giải thích preheat theo AWS D1.1.
ASME B31.3 có yêu cầu ghi chép preheat vào hồ sơ QA không?
ASME B31.3 không quy định cụ thể format ghi chép preheat, nhưng yêu cầu WPS phải được tuân thủ và Owner's Inspector có quyền yêu cầu evidence. Thực tế trong các dự án O&G và EPC tại Việt Nam, Preheat Record (thường theo format ITR — Inspection Test Record) là tài liệu bắt buộc — ghi thời gian, nhiệt độ đo, phương pháp đo (Tempilstik® part number), vị trí đo và tên người kiểm tra.
Cần Tempilstik® cho dự án ASME B31.3 tại nhà máy lọc dầu, hóa chất hoặc gas plant? tempil.vn phân phối chính hãng — C/O, C/Q, hóa đơn VAT. Tư vấn part number theo P-Number miễn phí.
Yêu cầu báo giá 0938 888 958