Θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT)

Η θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) είναι ένα ουσιαστικό βήμα στις εφαρμογές μεταλλικών κατασκευών, αλλά ο ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας πρέπει να γίνεται προσεκτικά για να επιτευχθούν τα επιθυμητά αποτελέσματα και να αποφευχθούν οι ανεπιθύμητες παρενέργειες.

Τόσο το HSS WM όσο και το HAZ υπέστησαν σημαντική υποβάθμιση των εφελκυστικών ιδιοτήτων κατά την έκθεση σε θερμικούς κύκλους PWHT, οπότε η κατανόηση της συμπεριφοράς τους σε τάσεις-παραμορφώσεις μετά την PWHT είναι απαραίτητη.

Ανακούφιση από το άγχος

Οι παραμένουσες τάσεις από τη συγκόλληση μπορούν να συμβάλουν στην παραμόρφωση και σε αυξημένο κίνδυνο ρηγμάτωσης που προκαλείται από υδρογόνο (HIC). Η θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) παρέχει ανακούφιση με την ομοιόμορφη θέρμανση του υλικού σε κατάλληλη θερμοκρασία πριν από τη σταδιακή ψύξη του.

Η PWHT χρησιμοποιεί επίσης υψηλότερες θερμοκρασίες που επιτρέπουν την πραγματοποίηση διεργασιών σκλήρυνσης ή γήρανσης, συμβάλλοντας στη μείωση της σκληρότητας του μετάλλου συγκόλλησης και στη βελτίωση της ολκιμότητάς του.

Η PWHT μπορεί να μειώσει σημαντικά τα επίπεδα παραμενουσών εφελκυστικών τάσεων, αλλά δεν μπορεί να τα αφαιρέσει πλήρως. Ακόμη και υπό βέλτιστες συνθήκες θερμικής ανακύκλωσης, οι παραμένουσες τάσεις θα χαλαρώσουν μόνο σε περίπου 30% του ορίου διαρροής του υλικού - και πάλι πολύ χαμηλότερα από αυτά που μπορούν να δημιουργηθούν κατά τη διάρκεια κύκλων κόπωσης. Για το λόγο αυτό, είναι ζωτικής σημασίας η PWHT να χορηγείται με ταχύ και σωστό τρόπο - ο καλύτερος τρόπος για να γίνει αυτό θα ήταν με μια έμπειρη εταιρεία PWHT που διαθέτει όλο τον απαιτούμενο εξοπλισμό.

Αντοχή στη διάβρωση

Η PWHT όχι μόνο συμβάλλει στη μείωση και ανακατανομή των υπολειπόμενων τάσεων, αλλά επίσης ενισχύει την αντοχή του υλικού συγκόλλησης στη διάβρωση, απομακρύνοντας την υγρασία και αποφεύγοντας την ευθραυστότητα του υδρογόνου που προκαλείται από υπερβολικές ποσότητες υδρογόνου που εισάγονται κατά τη συγκόλληση.

Επειδή η PWHT μπορεί να προκαλέσει διάβρωση στο υλικό συγκόλλησης, ορισμένα είδη χαρακτηρίζονται ειδικά ως ανθεκτικά στη διάβρωση. Η διαδικασία αυτή συνεπάγεται τη θέρμανση της συγκόλλησης σε ένα ιδανικό εύρος θερμοκρασίας πριν από την αργή ψύξη της για την αποφυγή περαιτέρω υποβάθμισης των υλικών.

Οι διεργασίες θέρμανσης με θερμοκρασιακά κύματα (PWHT) περιλαμβάνουν διεργασίες σκλήρυνσης, καταβύθισης και γήρανσης που μειώνουν τη σκληρότητα στο υλικό που συγκολλάται, ενώ παράλληλα βελτιώνουν την ολκιμότητα και μειώνουν τον κίνδυνο εύθραυστης θραύσης. Τέτοιες διεργασίες PWHT συνιστώνται συχνά από κώδικες και πρότυπα. Για να επιτευχθούν αποτελεσματικά τα επιθυμητά αποτελέσματα των διεργασιών PWHT, τα θερμαντικά στοιχεία ηλεκτρικής αντίστασης που ρυθμίζονται με θερμοζεύγη εξασφαλίζουν σταθερές θερμοκρασίες προθέρμανσης σε όλη τη ζώνη συγκόλλησης- αυτό εξασφαλίζει βέλτιστα αποτελέσματα από αυτές τις διεργασίες PWHT.

Δύναμη

Η θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση ή PWHT βοηθά στη μείωση και ανακατανομή των υπολειπόμενων τάσεων που εισάγονται κατά τη συγκόλληση, χαλαρώνοντάς τες έτσι ώστε να μειωθεί η πιθανότητα διάβρωσης λόγω τάσεων και ρωγμών που προκαλούνται από υδρογόνο. Για τη μεγιστοποίηση της αποτελεσματικότητας είναι σημαντικό να ακολουθούνται συγκεκριμένες κατευθυντήριες γραμμές ανάλογα με τον τύπο του μετάλλου και τη σύνθεση του κράματος.

Η τοπική θέρμανση μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για εξαρτήματα με μεγάλα τμήματα, όπως οι περιφερειακές συγκολλήσεις σε σωλήνες και οι συγκολλήσεις κλεισίματος σε δοχεία πίεσης μεγάλου μήκους. Τα θερμαντικά στοιχεία ηλεκτρικής αντίστασης που τοποθετούνται πάνω από την περιοχή της συγκόλλησης εμποδίζουν την απώλεια θερμότητας μέσω των οδών διαφυγής- η κατάλληλη μόνωση την προστατεύει.

Η σκλήρυνση μαλακώνει τα μέταλλα που έχουν σκληρυνθεί με απόσβεση, απαλύνοντας τη δυσθραυστότητά τους και αυξάνοντας παράλληλα την ανθεκτικότητα και την ολκιμότητα. Τα σωστά σκληρυμένα μέταλλα αντιστέκονται στην κόπωση και την καταπόνηση, αυξάνοντας τη διάρκεια ζωής και μειώνοντας παράλληλα το κόστος συντήρησης. Πολλοί κανονισμοί της βιομηχανίας, όπως αυτοί που έχουν οριστεί από την ASME και το API, επιβάλλουν θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση προκειμένου να εγγυηθούν ασφαλείς επιδόσεις - αυτό βοηθά στη διατήρηση της ακεραιότητας της συγκόλλησης, ενώ την προστατεύει από δαπανηρά ελαττώματα όπως η ρηγμάτωση από διάβρωση λόγω τάσης. Ο ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας και η παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο είναι τα κλειδιά της επιτυχίας για την επιτυχία!

Ανθεκτικότητα

Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση ομαλοποιεί τη μικροδομή των συγκολλημένων μετάλλων για να βελτιώσει τις μηχανικές τους ιδιότητες και να διευκολύνει την κατεργασία και τη διαμόρφωση, ενώ παράλληλα αυξάνει την ανθεκτικότητα και την ολκιμότητα για να κάνει τις συγκολλήσεις πιο ανθεκτικές σε ρωγμές υπό δυναμικές συνθήκες φόρτισης. Επιπλέον, η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση μειώνει σημαντικά τους κινδύνους ευθραυστότητας υδρογόνου για τα συγκολλημένα υλικά υψηλής αντοχής και πάχους που μεταφέρουν επικίνδυνα αέρια και χημικές ουσίες σε μεγάλες αποστάσεις - ένα ουσιαστικό βήμα για τη διατήρηση της ακεραιότητας των αγωγών.

Η PWHT (ή θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση) είναι μια ελεγχόμενη θερμική διαδικασία κατά την οποία οι συγκολλήσεις θερμαίνονται πάνω από το κατώτερο κρίσιμο σημείο τους και διατηρούνται εκεί για παρατεταμένο χρονικό διάστημα, συνήθως 1 ώρα ανά 25 mm (1 ίντσα).

Η PWHT διεξάγεται συνήθως σε κλίβανο που θερμαίνεται με αέριο, πετρέλαιο, ηλεκτρισμό ή επαγωγή. Ανεξάρτητα από τη μέθοδο θέρμανσης που επιλέγεται για την PWHT, πρέπει να γίνεται ομοιόμορφη θέρμανση των εξαρτημάτων γύρω από αυτά, ώστε να αποφεύγονται η υπερθέρμανση και οι ανεπιθύμητες μεταλλουργικές αλλαγές.