Die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (Post Weld Heat Treatment, PWHT) ist ein Industriestandardverfahren zur W\u00e4rmebehandlung von Metallteilen und Schwei\u00dfst\u00fccken bei Temperaturen unterhalb ihrer unteren kritischen Umwandlungstemperatur, in der Regel vor dem Schwei\u00dfen oder vor metallurgischen Anwendungen wie Druckbeh\u00e4ltern und Rohrleitungen.<\/p>\n
Die lokale PWHT ist ein Ansatz zur Minimierung der Verformung au\u00dferhalb der Ebene. Diese Methode wurde mit Hilfe der Finite-Elemente-Analyse untersucht, und die lokalen Spannungsverteilungen wurden mit denen der PWHT im Ofen verglichen.<\/p>\n
Die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (Post Weld Heat Treatment, PWHT) ist ein wichtiger Schritt nach dem Schwei\u00dfen, bei dem das Metall auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Umwandlungstemperatur erhitzt und f\u00fcr eine bestimmte Zeit auf dieser Temperatur gehalten wird. Dadurch werden Eigenspannungen in der Schwei\u00dfzone abgebaut, die Z\u00e4higkeit erh\u00f6ht und Spr\u00f6dbr\u00fcche in den Schwei\u00dfn\u00e4hten verhindert. Sie sollte so bald wie m\u00f6glich nach Abschluss der Schwei\u00dfarbeiten erfolgen - ihre Bedeutung sollte nicht au\u00dfer Acht gelassen werden!<\/p>\n
Die Druckwasserh\u00e4rtung ist erforderlich, da beim Schwei\u00dfen hohe Temperaturunterschiede zwischen dem Grundwerkstoff und dem Schwei\u00dfgut auftreten, die zu Spannungen im Schwei\u00dfgut f\u00fchren, die die zul\u00e4ssigen Spannungsgrenzen \u00fcberschreiten. Die PWHT kann diese Spannungen deutlich verringern und so die Festigkeit und Haltbarkeit geschwei\u00dfter Strukturen verbessern.<\/p>\n
Um einen stabilen Temperaturzyklus zu gew\u00e4hrleisten, m\u00fcssen die zu beschwerenden Strukturen oder Bauteile angemessen unterst\u00fctzt werden. B\u00f6cke, die in regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden an die Konturen des Objekts angepasst sind, tragen dazu bei, Verformungen zu minimieren. Dies ist besonders wichtig bei langen oder ung\u00fcnstig geformten Bauteilen, da Unterschiede in der W\u00e4rmeausdehnung zwischen den Abschnitten dazu f\u00fchren k\u00f6nnen, dass sich das Material mit der Zeit verbiegt oder verformt.<\/p>\n
Moderne PWHT-\u00d6fen sind flexibel und vielseitig einsetzbar und eignen sich f\u00fcr viele verschiedene Verfahren wie Gl\u00fchen, Altern, Normalisieren, Spannungsarmgl\u00fchen und Anlassen. Ihre doppelwandige Konstruktion begrenzt den W\u00e4rmeverlust und spart gleichzeitig Energie. Pr\u00e4zise Regelsysteme folgen den vorgeschriebenen Heiz-\/K\u00fchlprofilen, die von den Schwei\u00dfvorschriften vorgeschrieben werden, wobei Thermoelemente sowohl die Ofentemperatur als auch die Temperatur der Schwei\u00dfteile messen, um pr\u00e4zise Ergebnisse zu erzielen.<\/p>\n
Eigenspannungen spielen eine wesentliche Rolle bei der Leistung von Schwei\u00dfpunkten. Druckeigenspannungen schieben die Werkstoffe zusammen, w\u00e4hrend Zugeigenspannungen sie auseinanderziehen. Durch die Kompression werden im Allgemeinen die Erm\u00fcdungsfestigkeit und die Erm\u00fcdungslebensdauer erh\u00f6ht, w\u00e4hrend die Rissausbreitung verlangsamt und die Widerstandsf\u00e4higkeit gegen umweltbedingte Risse wie wasserstoffinduzierte Risse oder Spannungsrisskorrosion erh\u00f6ht wird.<\/p>\n
Zugeigenspannungen verringern die Erm\u00fcdungslebensdauer, erh\u00f6hen das Risspotenzial und die Spr\u00f6dbruchanf\u00e4lligkeit von geschwei\u00dften Strukturen. Die genaue Art und das Ausma\u00df der Eigenspannungen h\u00e4ngen von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. der Geometrie der Struktur, den Herstellungsverfahren, den Schwei\u00dfverfahren, den nach dem Schwei\u00dfen durchgef\u00fchrten Behandlungen, den Betriebsbedingungen usw.<\/p>\n
Die Vorhersage und Abschw\u00e4chung von Stressoren ist aufgrund der komplexen nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Variablen keine einfache Aufgabe. Dar\u00fcber hinaus weisen Eigenspannungsmessungen und analytische Vorhersagen oft eine erhebliche Streuung und Variabilit\u00e4t auf, was auf viele verschiedene Gr\u00fcnde zur\u00fcckzuf\u00fchren ist, darunter Unsicherheiten bei den Messorten\/verwendeten Materialien sowie Fehler in den Messdaten oder falsche Annahmen bei der analytischen Modellierung.<\/p>\n
F\u00fcr eine genaue Eigenspannungsvorhersage und -minderung ist es notwendig, die grundlegenden Prozesse, die ihre Entwicklung in geschwei\u00dften Strukturen bestimmen, genau zu kennen. Zu diesem Zweck enth\u00e4lt diese Sonderausgabe 13 Original-Forschungsartikel, die sich mit mathematischen Modellen, experimentellen Techniken und Messmethoden befassen, die speziell f\u00fcr die Erkennung und Minderung von schwei\u00dfbedingten Eigenspannungen f\u00fcr verschiedene Verbindungsgeometrien und Schwei\u00dfbedingungen entwickelt wurden.<\/p>\n
Die Druckwasserh\u00e4rtung kann bei vielen Projekten, von Rohrleitungsspulen und Druckbeh\u00e4ltern bis hin zu Speicherkugeln, in speziell errichteten \u00d6fen vor Ort durchgef\u00fchrt werden. Bei gr\u00f6\u00dferen und\/oder schwereren Strukturen wie z. B. Beh\u00e4ltern k\u00f6nnen Ingenieurb\u00fcros jedoch speziell auf die Bed\u00fcrfnisse ihrer Kunden zugeschnittene \u00d6fen entwickeln.<\/p>\n
Die PWHT ist aufgrund von Eigenspannungen erforderlich, die beim Schwei\u00dfen dicker Materialien entstehen. In Kombination mit Lastspannungen k\u00f6nnen diese Eigenspannungen die Materialgrenzen \u00fcberschreiten und zum Versagen der Schwei\u00dfnaht f\u00fchren. Die Druckwasserh\u00e4rtung tr\u00e4gt zum Abbau dieser Eigenspannungen bei. Allerdings treten dabei mikrostrukturelle Ver\u00e4nderungen auf, die die Z\u00e4higkeit und Duktilit\u00e4t des Werkstoffs verringern.<\/p>\n
Insbesondere niedriglegierte und hochgekohlte St\u00e4hle sind anf\u00e4lliger f\u00fcr Kaltrisse, da sie spr\u00f6der sind und beim Abk\u00fchlen aus dem Schwei\u00dfnahtbereich an Zugfestigkeit verlieren.<\/p>\n
Die Schwei\u00dfvorschriften verlangen einen gleichm\u00e4\u00dfigen \u00dcbergang von Schwei\u00dfgut zu Grundwerkstoff an der Schwei\u00dfnaht, um die Bildung von Spannungserh\u00f6hungen zu vermeiden, die zu Rissen f\u00fchren. Um dieses Ziel zu erreichen, k\u00f6nnen geeignete Fahrgeschwindigkeiten und Spannungseinstellungen sowie speziell auf das Bauteil zugeschnittene Schwei\u00dfb\u00f6cke helfen, \u00fcberm\u00e4\u00dfigen Verzug zu vermeiden; eine regelm\u00e4\u00dfige Platzierung sollte eine gleichm\u00e4\u00dfige Schwei\u00dfnaht gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n
Da beim Metallschwei\u00dfen ungleichm\u00e4\u00dfige Erw\u00e4rmungs- und Abk\u00fchlungszyklen auftreten, die zum Aufbau von inneren Kr\u00e4ften, den so genannten Eigenspannungen, im Material f\u00fchren, kann dies zu Verformungen und verminderten mechanischen Eigenschaften f\u00fchren, die Schwei\u00dffehler und ein gr\u00f6\u00dferes Risspotenzial zur Folge haben - was eine W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen zum Spannungsabbau erforderlich macht, um die Festigkeit und Leistung geschwei\u00dfter Bauteile zu sch\u00fctzen.<\/p>\n
Ein PWHT-Ofen wird verwendet, um Eigenspannungen durch wiederholte Erw\u00e4rmungs- und Abk\u00fchlungszyklen zu reduzieren und umzuverteilen, wodurch ein Anlassen eingeleitet wird, das die Duktilit\u00e4t des Materials und seine Widerstandsf\u00e4higkeit gegen Spr\u00f6dbr\u00fcche verbessert. Eine solche W\u00e4rmebehandlung ist in vielen Vorschriften und Normen vorgeschrieben, um die Sicherheit von geschwei\u00dften Strukturen zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n
Die W\u00e4rmebehandlung von Bauteilen kann in einem fest installierten, einem tragbaren oder einem vor Ort aufgestellten Ofen erfolgen. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, m\u00fcssen diese \u00d6fen so positioniert werden, dass Bereiche vermieden werden, in denen \u00fcberm\u00e4\u00dfige Temperaturgradienten oder -unterschiede auftreten k\u00f6nnen; andernfalls w\u00fcrden diese Bereiche dazu f\u00fchren, dass das Bauteil seine Phasenumwandlungstemperatur \u00fcberschreitet, was zu unerwarteten Volumen- und Phasen\u00e4nderungen f\u00fchren w\u00fcrde.<\/p>\n
Beim PWHT werden Teile einer geschwei\u00dften Struktur auf hohe Temperaturen erw\u00e4rmt und \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum auf dieser Temperatur gehalten. Eine Standardrichtlinie schl\u00e4gt vor, eine Stunde pro 25 mm Dicke vorzusehen; eine lokale PWHT ist ebenfalls m\u00f6glich, wobei jedoch bestimmte Einschr\u00e4nkungen zu beachten sind.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT) ist eine in der Industrie \u00fcbliche Methode zur W\u00e4rmebehandlung von Metallteilen und Schwei\u00dfst\u00fccken bei Temperaturen unterhalb ihrer unteren kritischen Umwandlungstemperatur, in der Regel vor dem Schwei\u00dfen oder bei metallurgischen Anwendungen wie Druckbeh\u00e4ltern und Rohrleitungen. Die lokale PWHT ist ein Ansatz zur Minimierung der Verformung au\u00dferhalb der Ebene. Diese Methode wurde mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode untersucht ... <\/p>\n