PWHTチャートの見方と読み方

この記事では、溶接後熱処理（PWHT）のための電気抵抗加熱中に作成されるPWHTチャートの読み方と解釈について学びます。このチャートには2つの軸があり、一方の軸は温度、もう一方の軸は時間を表しています。このチャートでは、30分ごとに1本線が引かれており、1本線が1時間を表しています。 ただし、PWHTの実施中は、正確な曲線に影響を与える可能性があるため、溶接を行ってはなりません。.

PWHTチャートとは何ですか？

溶接後熱処理（PWHT）とは、残留応力を低減し、溶接継手の機械的特性を向上させるために、溶接後に溶接材に対して行われる熱処理プロセスです。 PWHTでは、材料をその臨界変態温度以下で長時間にわたり加熱します。これは、設備が過酷な環境条件にさらされる可能性のある石油・ガス業界において、しばしば必須要件となっています。.

PWHTは通常、炉やその他の熱源を用いた制御された環境下で実施され、部材はそれらを支えるために特別に設計された架台の上に載せられます。PWHT中の過度な歪みを防ぐためには、この工程中に部材がしっかりと支えられていること、およびその材料の熱膨張係数が部材本体よりも低いことが不可欠です。 さらに、この段階において、温度勾配が仕様書で定められた限界値を超えてはならない。.

PWHTは、完了までに長い時間を要し、多額の費用がかかるだけでなく、膨大な量のエネルギーを消費するため、温室効果ガスの排出やその他の環境問題の一因となっています。したがって、PWHTに頼ることなくコストを削減するために、圧力機器の修理や補強に関する他の手段を検討することが賢明であり、その点において、複合材料は有効な選択肢の一つとなります。.

PWHTチャートの読み方は？

溶接後熱処理（PWHT）は、溶接継手の残留応力を緩和するために、多くの産業で一般的に採用されている熱処理プロセスです。PWHTが一般的に行われている分野には、石油・ガス、石油化学、航空宇宙、航空業界などがあります。 PWHTでは、材料を特定の温度まで長時間加熱した後、制御された冷却を行う。これにより生じる応力除去効果により、溶接継手の強度、靭性、延性が向上する。.

PWHTは、圧力機器にとって危険を伴う可能性があります。その使用により容器の歪みや反りが生じ、PWHTによって引き起こされた損傷を修復するために大規模な溶接や高温作業が必要となる場合があるためです。さらに、PWHTの実施には多大なエネルギーが消費され、温室効果ガスの排出増加や環境問題の懸念も高まります。.

エンジニアは、溶接継手の補修や補強に複合材料を採用することで、こうした問題を回避することができます。 複合材料は、過度な溶接や熱加工を必要とせずに必要な強度と剛性を提供し、同時に破損や漏れの原因となる溶接継手内の残留応力を最小限に抑えるという点で、PWHTに代わる理想的な選択肢となります。さらに、設備の寿命を延ばし、修理の必要性を低減することで、コスト削減と環境負荷の低減の両方を実現します。.

PWHTチャートの目的は何ですか？

溶接後熱処理（PWHT）は、溶接継手における残留応力を緩和し、機械的特性を向上させることを目的とした工程です。PWHTは、石油・ガス、石油化学、航空宇宙、軍事などの業界で広く利用されていますが、すべての継手にPWHT処理が必要というわけではないため、その実施は具体的な用途の要件に応じて判断すべきです。.

PWHTでは、溶接継手をその臨界相変態温度以下の温度まで加熱し、その温度を所定の時間保持することで、亀裂や気孔などの欠陥を引き起こす可能性のある急激な冷却を防ぎます。温度と保持時間は、溶接される材料、使用される溶接プロセス、および求められる継手の特性などの要因によって異なります。.

圧力機器のPWHTは、高温を伴うためリスクを伴う可能性があります。これは、熱処理を行うと熱変形が生じ、鋼の強度や靭性が低下したり、機器の漏れや故障につながったりする恐れがあるためです。.

こうしたリスクを最小限に抑えるためには、圧力容器の補修や補強に複合材料を使用することが極めて重要です。複合材料は、圧力機器を効果的に稼働させるために必要な強度と剛性を備えているため、PWHTに代わる手段となります。ただし、複合材料を使用する際には、ユーザーが関連するすべての規格を遵守することが極めて重要です。.

PWHTチャートをどのように読み解けばよいですか？

溶接後熱処理（PWHT）は、溶接後の残留応力を低減し、靭性を向上させるために用いられる特定の熱処理です。PWHTは、応力腐食割れのリスクを低減するほか、アルミニウム合金やオーステナイト系ステンレス鋼に適用される場合、使用中に脆性破壊を引き起こす可能性のある水素を除去します。 多くの規格や仕様書では、特定の基準が満たされた場合、PWHTが必須要件となります。.

PWHTは通常、特定の時間枠における加熱速度、保持温度、および冷却速度を詳細に示したチャートを用いて管理されます。通常、これは常設炉、あるいはPWHT対象の部品の周囲に設置された炉のいずれかを使用して行うことができます。大型の部品の場合は、どちらの炉でも車輪付き炉床を使用することがありますが、小型の部品の場合は、密閉された環境下で加熱効果を最大限に高めるために、トップハット型炉が適している場合があります。.

PWHT（熱処理後の応力緩和）が施された領域と「温度の低い」領域との間の温度勾配を制御することは、既存の残留応力が領域間で移動したり、さらには座屈を引き起こしたりすることを防ぐために極めて重要です。これを効果的に管理しなければ、残留応力が単に移動するだけでなく、最悪の場合、新たに残留応力が発生することにもつながりかねません。.

PWHTチャートは通常、AB、BC、CD、AEとラベル付けされたグラフで構成されており、これらは昇温速度、保温温度曲線、冷却曲線、および時間を時間単位で示しています。Y軸上の各線間の距離は30分の半分に相当するため、例えばグラフ上の2と3を結ぶ線は、1時間の冷却時間を表します。.