Hitsauksen jälkeisen hoidon merkitys

Teräksen ja metallituotteiden hitsauksen jälkeinen käsittely voi monissa tapauksissa olla tarpeen hitsauksen aiheuttamien jäännösjännitysten vähentämiseksi, materiaalin metallurgisten ominaisuuksien parantamiseksi ja korroosio- tai murtumisriskin minimoimiseksi.

Seosteräkset saattavat tarvita lämpökarkaisukäsittelyä hyväksyttävän metallurgisen rakenteen saavuttamiseksi.

Stressin lievittäjä

Jännityksenpoisto on paras tekniikka sisäisten jännitysten poistamiseksi hitsatuissa kappaleissa. Prosessi toimii kuumentamalla terästä hieman kohotetussa lämpötilassa, jolloin sen myötöraja laskee ja mahdolliset hitsausjäännösjännitykset jakautuvat elastisesti uudelleen.

Sisäisten jännitystasojen vähentäminen on elintärkeää hitsattujen rakenteiden vääristymien välttämiseksi ja optimaalisten metallurgisten ominaisuuksien säilyttämiseksi hitsauksen jälkeen, joten jännityksen vähentämismenetelminä käytetään tekniikoita, kuten esilämmitystä, läpivientilämpötilojen pitämistä rajoissa (läpivientilämpötilojen hallinta) ja hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä.

PWHT vähentää hitsiaineen jäännösjännitystasoja, kovuutta ja karkaisutasoja parantaakseen sen sitkeyttä, lujuutta ja haurasmurtumakestävyyttä käyttöolosuhteissa. Sitä vaaditaan monissa paineastioita ja putkistoja koskevissa säännöissä. Mekaaniset jännityksenpoistomenetelmät, kuten värähtelyjännityksenpoisto, voivat olla hyödyllisiä, mutta ne eivät tarjoa lämpökäsittelyn tarjoamia metallurgisia etuja; lisäksi ne eivät välttämättä sovellu kaikkiin komponentteihin tai monimutkaisia muotoja sisältäviin hitsausosiin.

Jännityskorroosiohalkeilun (SCC) ehkäisy

Jännityskorroosiohalkeilu (SCC) on yhä yleisempi putkistojen ja teräsrakenteiden korroosiovaurioiden muoto. SCC:hen liittyy rakeidenvälistä halkeilua, joka ilmenee pinnan oksidikalvon oksidikerroksen pistesyöpymisenä ja johtaa lopulta murtumiseen[1].

Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely (PWHT) suojaa merkittävästi SCC:tä vastaan kloridipitoisissa ympäristöissä vähentämällä hitsattujen rakenteiden kovuutta ja lisäämällä sitkeyttä. Tämän saavuttamiseksi käytetään usein materiaalin lämmittämistä tiettyyn lämpötilaan sovitun ajan; tämä olisi tehtävä kunkin teräsmateriaalin osalta erikseen ja ammattilaisten neuvojen avulla, jotta voidaan määrittää oikea aika ja lämpötila PWHT-käsittelyn aikana.

Paikallisesti sovellettu lämpö (LAH) on energiatehokas PWHT-menetelmä, joka soveltuu pitkänomaisten osien, kuten putkien tai pitkien painesäiliöiden, hitsaukseen. Siinä käytetään induktiolämmityselementtiä, jolla lämpö kohdistetaan paikallisesti hitsausalueelle. LAH-menetelmällä vältetään vääristymät, joita muutoin saattaisi syntyä yhdestä voimakkaan kuumennuksen kohdasta, koska sen vaikutus jakautuu tasaisesti koko hitsausalueelle.

Vetolujuus ja sitkeys

Vetolujuus ja sitkeys ovat kriittisiä tekijöitä rakenteiden turvallisuuden ja varmuuden kannalta, mutta korroosio voi heikentää näitä ominaisuuksia, jolloin komponentit ovat entistä alttiimpia jännityshalkeilulle dynaamisissa kuormitusolosuhteissa.

Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely (PWHT) auttaa vahvistamaan hitsattuja rakenteita vähentämällä jäännösjännityksiä ja parantamalla niiden sitkeyttä ja sitkeyttä. Tämä saavutetaan lämmittämällä materiaalia sen muuntolämpötilan alapuolelle useiden tuntien ajan korkeassa lämpötilassa, minkä jälkeen se jäähdytetään hitaasti takaisin huoneenlämpötilaan.

Materiaalien sitkeydellä tarkoitetaan niiden kykyä muovautua plastisesti ennen murtumista. Materiaalia voidaan pitää sitkeänä, jos se pystyy muokkautumaan suurissa rasituksissa ilman halkeilua, ja se voidaan erottaa hauraista materiaaleista sen jännitys-muodonmuutoskäyrän muodon perusteella. Vetokokeet ovat yksi tapa mitata tätä ominaisuutta, mutta mielekkäämpien mittausten tekemiseksi voi olla hyödyllistä tehdä sen sijaan muuntyyppisiä mekaanisia testejä.

Vedyn aiheuttaman halkeilun (HIC) estäminen

Korkean esilämmityslämpötilan ylläpitäminen hitsauksen aikana ja jälkilämmitys tai "bake out" ovat tehokkaita strategioita HIC:n välttämiseksi. Näin hitsiaineessa ja HAZ:ssa oleva vety pääsee diffundoitumaan pois alueilta, joihin kohdistuu suurempia jännityksiä, ja se vähentää vangitun vedyn määrää, joka voi lopulta murtua paineen alaisena.

HIC voidaan tyypillisesti havaita erilaisilla rikkomattomilla testausmenetelmillä, kuten märkäfluoresoivilla magneettihiukkastesteillä, leikkausaaltotekniikoilla ja ultraäänitutkimuksella. Teräsrakenteiden eheyden säilyttämiseksi on toteutettava säännöllisiä tarkastuksia ja toimenpiteitä HIC:n ehkäisemiseksi.

Liian pitkä aika tai liian korkea lämpötila hitsauksen jälkeisissä lämpökäsittelyissä voi myös vaikuttaa HIC:hen. Liian korkeat lämpötilat voivat luoda lämpögradientteja hitsauksen jälkeisen lämpökäsittelyn kohteena olevien alueiden ja niiden alueiden välille, joita ei lämpökäsitellä, mikä luo ihanteellisen ympäristön HIC:lle. Tämän mahdollisuuden minimoimiseksi järjestä komponentit uuniin huolellisesti ja varmista, että kussakin komponentissa on riittävästi lämpöpareja liekkien törmäyksen estämiseksi.