Hegesztés utáni hőkezelés

A hegesztést követő utómelegítés hozzájárul a szerkezeti integritás javításához azáltal, hogy a hőmérsékletet gyorsan megemeli, majd hagyja, hogy az gyorsan csökkenjen, ezzel oldva a maradék feszültségeket, elkerülve a torzulást és elősegítve a jobb alakíthatóságot.

A hegesztés utáni hőkezelés (PWHT) a gyártási folyamatok szerves része, amely hozzájárul a maradékfeszültségek az anyag folyáshatárát alulmúló szintre történő csökkentéséhez.

Stressz enyhítése

A hegesztés során az anyagok magas hőmérsékletnek vannak kitéve, ami mikroszerkezeti változásokat okoz, amelyek maradékfeszültségeket idéznek elő az anyagokban. Ha ezeket nem kezelik, a feszültségek káros hatást gyakorolhatnak, és torzuláshoz vagy szerkezeti meghibásodáshoz vezethetnek; ezek enyhítésének egyik módja a hegesztési terület utólagos melegítése – mondja Smith.

A melegítés kemencével, elektromos ellenállásos fűtőelemekkel vagy indukciós berendezéssel végezhető, és az anyag alsó átalakulási hőmérséklete felett kell maradnia. Az ideális eredmény elérése érdekében a melegítésnek egyenletesnek kell lennie.

A HIC (hidrogén által kiváltott repedés) megelőzhető hegesztés utáni hőkezeléssel, amely megakadályozza a hidrogén hegesztési varratba való diffúzióját, illetve lassítja annak diffúzióját, ezáltal csökkentve a zsugorodási feszültségeket és időt biztosítva a hidrogén eloszlására, ami csökkenti a hegesztési varrat alatti repedés kockázatát. A hegesztés utáni hőkezelés arra is szolgál, hogy normalizálja a hegesztési szerkezeteket, javítva azok szilárdságát és szívósságát tengeri környezetben vagy szélsőséges időjárási körülmények között; a hegesztés utáni hőkezelés különösen hasznos, ha a hegesztett szerkezetek zord környezeti feltételeknek, például tengeri környezetnek vagy szélsőséges időjárásnak lesznek kitéve.

Normalizálás

A normalizálás a korábbi gyártási folyamatok során keletkezett belső feszültségeket és szabálytalan szemcsés szerkezetet megszüntetve visszaállítja a hegesztett anyagot természetes állapotába. Ez csökkenti a hegesztési törékenységet, miközben növeli a szilárdságot és a keménységet; emellett ez a folyamat javítja a megmunkálhatóságot, így az anyag könnyebben megmunkálhatóvá válik.

Az optimális eredmények elérése érdekében ez a folyamat gázégők, oxigén-gáz lángok, elektromos takarók, indukciós tekercsek vagy kemencefűtés alkalmazását is magában foglalhatja. A fűtési hőmérsékleteket, a tartási időket és a lehűlési sebességeket mind gondosan szabályozni kell, mivel az egyenetlen hőmérséklet magasabb maradékfeszültség-szintekhez, torzuláshoz vagy nemkívánatos metallurgiai változásokhoz vezethet.

Az ipari szabványok – például az ASME nyomástartó edényekre és csővezetékekre vonatkozó szabványai – előírják a PWHT alkalmazását bizonyos vastagságú hegesztési varratok esetében. A PWHT egy hatékony technika, amely megakadályozza a hidrogén által okozott repedések kialakulását a hegesztési varrat területén, ezzel meghosszabbítva annak élettartamát, miközben egyúttal megelőzi a csövek hidegrepedését is. Ezen felül a PWHT más eljárásokkal (például formázással) kialakított anyagok esetében is alkalmazható.

Edzés

A temperálás gyakran szükséges a hegesztési területeken a magas hőmérséklet által okozott belső feszültségek és keménység csökkentése érdekében, amelyek egyébként megmunkálás közben torzulásokhoz, sőt nyomás alatti meghibásodásokhoz is vezethetnek.

A hegesztés utáni hőkezelési módszerek általában abból állnak, hogy a fémet magas hőmérsékletre hevítik, és ott egy előre meghatározott ideig tartják, lehetővé téve a bennrekedt hidrogénatomok távozását, így teljes mértékben megelőzve a ridegséget és a korróziót.

A kritikus alkalmazásokhoz fejlett PWHT-technikákra van szükség a pontos hőszabályozás érdekében. Ezek közé tartozhatnak a megfigyelés céljából hőelemekkel felszerelt, szabályozható fűtőrendszerek, vagy az indukciós fűtés, amely során a kezelendő fémet körülvevő elektromos ellenálláshuzal-tekercseket váltakozó árammal táplálnak, ami mágneses mezőket indukál, amelyek örvényáramokat keltenek a fém belsejében – ez sokkal nagyobb pontosságot biztosít, mint a hagyományos PWHT-technikáknál használt gáz- vagy olajégők.

Lágyítás

A Weldcraftersnél különféle hőkezelési technikákat alkalmazunk – például oldatkeményítést és normalizálást – a hegesztési varratok szilárdságának és tartósságának növelése érdekében. Emellett temperálást is alkalmazunk annak biztosítására, hogy a varratok ellenálljanak az ismétlődő igénybevételeknek, rezgéseknek és ütéseknek, anélkül, hogy az ismétlődő terhelés hatására repedés keletkezne bennük.

Az előmelegítési, rétegek közötti és feszültségcsökkentő hőmérsékletek szabályozásával csökkenthető a hőhatás okozta sokk, mivel így megakadályozható az anyagok helyi felmelegedése a különböző hőmérsékleti zónákban. Ez jelentősen csökkenti annak esélyét, hogy új feszültségek vagy torzulások keletkezzenek a hőhatás által érintett zónákban, miközben a hegesztési varrat egészén megőrződik a szerkezeti integritás.

A hegesztés utáni megfelelő hőkezelés csökkenti a hidrogénes ridegséget, amely a nagy szilárdságú és vastag anyagok repedéseinek oka. E cél elérése érdekében olyan technikákat alkalmaznak, mint például a hidrogénkiégetés, amely eltávolítja a hidrogénatomokat a felületi anyagból, így azok nem tudnak diffundálni a hegesztési varratba, és nem okozhatnak repedéseket vagy károsodást. Általában indukciós hőforrást alkalmazunk, amely az égőkkel vagy az ellenállásfűtőelemekkel összehasonlítva gyorsan és pontosan melegíti fel az anyagokat.