Die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT) ist ein wichtiger Schritt, um Restspannungen in geschwei\u00dften Druckbeh\u00e4ltern abzubauen, die zu Defekten und einer \u00fcber die Konstruktionsvorgaben hinausgehenden H\u00e4rtung f\u00fchren k\u00f6nnten, sowie um die Z\u00e4higkeit und Duktilit\u00e4t zu verbessern und so die Konstruktionskriterien zu erf\u00fcllen.<\/p>\n
In den meisten Spezifikationen zur Qualifizierung von Schwei\u00dfverfahren, wie beispielsweise EN 13445 und BS PD 5500, ist eine PWHT-Pr\u00fcfung vorgeschrieben, wobei die Zeit- und Temperaturanforderungen in diesen Dokumenten in tabellarischer Form aufgef\u00fchrt sind.<\/p>\n
Die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen, allgemein als PWHT bezeichnet, kann innere Spannungen in Stahlbauteilen reduzieren und so Verformungen und andere Probleme verhindern, die zu deren Versagen f\u00fchren k\u00f6nnten. Die PWHT kann zudem dazu beitragen, wasserstoffbedingte Rissbildung in einigen Legierungen zu mindern sowie Korrosionsprobleme in der N\u00e4he von Schwei\u00dfn\u00e4hten bei bestimmten Metallg\u00fcten zu verringern.<\/p>\n
Bei Umform-, Zieh- und Bearbeitungsvorg\u00e4ngen k\u00f6nnen in Stahl innere Spannungen entstehen, die zu Restzug- oder Druckspannungen f\u00fchren, welche wiederum Verformungen und letztendlich einen Ausfall im Betrieb zur Folge haben. Die PWHT bietet eine wirksame L\u00f6sung, indem das Werkst\u00fcck \u00fcber seine untere kritische Temperatur erhitzt und anschlie\u00dfend zur Spannungsentlastung gleichm\u00e4\u00dfig und schrittweise abgek\u00fchlt wird.<\/p>\n
Das Erw\u00e4rmen von Bauteilen auf diese Temperatur senkt deren Streckgrenze und erm\u00f6glicht es, dass etwaige Schwei\u00dfrestspannungen, die diese neue, niedrigere Grenze \u00fcberschreiten, diese \u00fcberschreiten k\u00f6nnen, was zu einer plastischen Verformung f\u00fchrt, durch die die Restspannungen abgebaut werden. Bei diesem als Spannungsarmung bezeichneten Verfahren werden die Werkst\u00fccke je nach Gr\u00f6\u00dfe und Komplexit\u00e4t f\u00fcr einen einstellbaren Zeitraum bei dieser Temperatur gehalten.<\/p>\n
Die PWHT-Pr\u00fcfung gr\u00f6\u00dferer Bauteile wie Luftbeh\u00e4lter und Kessel dient dazu, innere Spannungen zu beseitigen, bevor diese dauerhafte Sch\u00e4den verursachen k\u00f6nnen. Sie wird h\u00e4ufig durchgef\u00fchrt, um sicherzustellen, dass alle inneren Spannungen auf ein akzeptables Toleranzniveau reduziert wurden, bevor die abschlie\u00dfenden Bearbeitungs- oder Endbearbeitungsprozesse beginnen. Sie kann auch bereits in den Fertigungsphasen durchgef\u00fchrt werden, um die Toleranzanforderungen vor den abschlie\u00dfenden Endbearbeitungsprozessen zu \u00fcberpr\u00fcfen.<\/p>\n
Das Schwei\u00dfen ist ein wesentlicher Bestandteil des Betriebs von \u00d6l- und Gaspipelines, Kraftwerken und anderen Industrieanlagen. Das Schwei\u00dfen bietet zwar zahlreiche n\u00fctzliche Funktionen, doch k\u00f6nnen die dabei entstehenden Eigenspannungen die Festigkeit des Materials im Laufe der Zeit beeintr\u00e4chtigen. Um diese Spannungen auszugleichen und die Betriebssicherheit der Anlagen zu gew\u00e4hrleisten, k\u00f6nnen W\u00e4rmebehandlungsverfahren wie die PWHT zum Einsatz kommen; die PWHT reduziert Restspannungen und verbessert gleichzeitig die Duktilit\u00e4t und Z\u00e4higkeit, sodass die urspr\u00fcnglichen Auslegungswerte erreicht oder \u00fcbertroffen werden.<\/p>\n
Die PWHT wird in der Regel bei Kohlenstoff- und legierten St\u00e4hlen durchgef\u00fchrt. Bei diesem Verfahren werden die Werkst\u00fccke auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dort f\u00fcr eine festgelegte Zeit gehalten \u2013 in der Regel eine Stunde pro Zoll Dicke. Temperatur, Abk\u00fchlgeschwindigkeit und Haltezeit m\u00fcssen sorgf\u00e4ltig ber\u00fccksichtigt werden, da unsachgem\u00e4\u00dfe Vorgehensweisen zu Anlassverspr\u00f6dung, Verformungen und Rissen beim erneuten Erhitzen f\u00fchren k\u00f6nnen.<\/p>\n
Das PWHT kann ein kostspieliges Verfahren sein, da es auf teure Energiequellen angewiesen ist, um die f\u00fcr eine wirksame Spannungsentlastung erforderlichen hohen Temperaturen zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen mehrere PWHT-Zyklen \u00fcber die Lebensdauer eines Bauteils hinweg den Gesamtenergieverbrauch erh\u00f6hen. Gl\u00fccklicherweise gibt es andere Alternativen, die \u00e4hnliche Vorteile bieten \u2013 beispielsweise k\u00f6nnen Verbundwerkstoffe Festigkeit und Steifigkeit wiederherstellen, ohne dass Hei\u00dfarbeiten oder aufwendige Schwei\u00dfverfahren erforderlich sind.<\/p>\n
Kraftsteigerung ist die F\u00e4higkeit, die eigene k\u00f6rperliche Kraft zu verst\u00e4rken; eine Unterf\u00e4higkeit der Kraftmanipulation und eine Variante der Sekund\u00e4rkraft.<\/p>\n
Bei Pwht-Verfahren (wie Gl\u00fchen, Normalisieren und Anlassen) wird Stahl erw\u00e4rmt und abgek\u00fchlt, um Eigenspannungen zu beseitigen oder neu zu verteilen. Andere Verfahren k\u00f6nnen Ausscheidungen, Alterung oder andere metallurgische Effekte beinhalten, die die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs verbessern, wie z. B. eine Verringerung der H\u00e4rte, eine Erh\u00f6hung der Z\u00e4higkeit oder eine Verringerung des Risikos von Wasserstoffrissen; hinsichtlich der f\u00fcr diese Verfahren erforderlichen Zeiten und Temperaturen muss fachkundiger Rat eingeholt werden.<\/p>\n
Die PWHT kann sich auch auf die Mikrostruktur des Schwei\u00dfguts auswirken und zu einer Verfeinerung dieser beitragen. Dies kann das Erm\u00fcdungsverhalten von Schwei\u00dfn\u00e4hten verbessern, wodurch g\u00fcnstigere Bedingungen erreicht werden.<\/p>\n
In vielen Anwendungsf\u00e4llen wird die Entscheidung f\u00fcr eine PWHT jedoch nicht allein durch das Erm\u00fcdungsverhalten der Schwei\u00dfnaht bestimmt, sondern h\u00e4ngt vielmehr von anderen Faktoren ab, wie beispielsweise den Anforderungen an die chemische Zusammensetzung und\/oder die Wanddicke, die in bestimmten Vorschriften oder Normen festgelegt sind. Daher muss bei dieser Entscheidung ein Abw\u00e4gung zwischen den Kosten und m\u00f6glichen nachteiligen Auswirkungen erfolgen; Vorschriften f\u00fcr Druckbeh\u00e4lter und Rohrleitungen schreiben h\u00e4ufig eine PWHT f\u00fcr Schwei\u00dfgut ab einer bestimmten Dicke vor, w\u00e4hrend in anderen F\u00e4llen die Anf\u00e4lligkeit f\u00fcr Spannungsrisskorrosion die Notwendigkeit einer PWHT bestimmt.<\/p>\n
Unter Duktilit\u00e4t versteht man die F\u00e4higkeit eines Werkstoffs, sich plastisch zu verformen (d.\u202fh. sich zu dehnen und zu biegen, ohne zu brechen), im Gegensatz zur elastischen Verformung, die sich bei Wegfall der Beanspruchung r\u00fcckg\u00e4ngig machen l\u00e4sst. Die meisten Metalle sind relativ duktil; das Ziehen von Draht oder das Walzen von Blechen wird durch metallische Bindungen erleichtert, die es den sich wiederholenden Atomen erm\u00f6glichen, beim Dehnen oder Umformen aneinander vorbeizugleiten, w\u00e4hrend spr\u00f6dere Werkstoffe dazu neigen, an Stellen zu rei\u00dfen, an denen sich Kr\u00e4fte konzentrieren.<\/p>\n
Die Formbarkeit ist eine Materialeigenschaft, die angibt, wie leicht sich Metall zu d\u00fcnnen Blechen oder anderen Formen verformen l\u00e4sst \u2013 eine wesentliche Eigenschaft bei Fertigungsanwendungen mit kleinen, d\u00fcnnen Bauteilen, wie sie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt oder in der Automobilindustrie vorkommen.<\/p>\n
Zwar lassen sich Duktilit\u00e4t und Formbarkeit mit verschiedenen Verfahren messen, doch ist ein standardm\u00e4\u00dfiger Zugfestigkeitstest einer der besten und zuverl\u00e4ssigsten Indikatoren. Bei diesem Verfahren wird ein flacher oder runder Probek\u00f6rper mit Greifabschnitten an beiden Enden und d\u00fcnneren Abschnitten in der Mitte (vergleichbar mit Dog-Bone- oder Hantelproben), der von einer an eine W\u00e4gezelle angeschlossenen Ober- und Unterbacke festgehalten wird, einer von einer Kraftquelle ausge\u00fcbten Zugkraft ausgesetzt und so lange gedehnt, bis es zum Bruch kommt, wodurch eine Spannungs--Dehnungs-Kurve entsteht, w\u00e4hrend sich der Probek\u00f6rper dehnt und schlie\u00dflich bricht; die Dehnung am Einschn\u00fcrungspunkt dient als guter Indikator f\u00fcr die Duktilit\u00e4t des Materials, auch wenn die Identifizierung des Spitzenwerts je nach Qualit\u00e4t der Probenherstellung schwierig sein kann.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Die W\u00e4rmebehandlung nach dem Schwei\u00dfen (PWHT) ist ein wichtiger Schritt zum Abbau von Eigenspannungen in geschwei\u00dften Druckger\u00e4ten, die Defekte und Verfestigungsgrade verursachen k\u00f6nnten, die \u00fcber die Konstruktionsspezifikationen hinausgehen, sowie zur Verbesserung der Z\u00e4higkeit und Duktilit\u00e4t, um die Konstruktionskriterien zu erf\u00fcllen. Die PWHT-Pr\u00fcfung wird in den meisten Spezifikationen f\u00fcr die Qualifizierung von Schwei\u00dfverfahren wie EN 13445 und BS ... <\/p>\n