المعالجة الحرارية المحلية لما بعد اللحام (PWHT)

يمكن أن يُعد التسخين بعد اللحام (PWHT) الموضعي وسيلة فعالة لتخفيف الضغوط المتبقية الناتجة عن اللحام في أوعية الضغط الضخمة جدًّا عندما يكون التسخين بعد اللحام (PWHT) الذي يتم في الأفران غير عملي، لكن العثور على معيار حسابي موحد لعرض نطاق التسخين الإضافي في المعايير الحالية الخاصة بالتسخين بعد اللحام (PWHT) الموضعي قد يمثل تحديًا.

بعد تطبيق معالجة PWHT الموضعية على برج ضغط جوي ضخم جدًّا، تتم مقارنة الإجهادات المتبقية على هياكله المحورية والمحيطية قبل وبعد معالجة PWHT، كما يتم محاكاة تأثيرات عرض HB إضافي.

التكلفة

تُعد المعالجة الحرارية الموضعية بعد اللحام (PWHT) وسيلة فعالة لتخفيف الإجهادات المتبقية الناتجة عن اللحام في أوعية الضغط الكبيرة والكبيرة جدًّا. ويمكن استخدامها عندما يصبح المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) التي تتم في الأفران غير عمليّة بالنسبة للمكونات الكبيرة مثل خطوط اللحام في أنظمة الأنابيب أو تلك المركبة في الموقع، على الرغم من أنه يجب إجراء تخطيط دقيق لضمان التوزيع المتساوي لعرض الشريط المسخّن ومعدل المعالجة الحرارية؛ حيث إن التسخين غير المتساوي أو معدلات المعالجة السريعة جدًّا قد تؤدي إلى تدرجات حرارية ضارة تزيد من الضغوط المتبقية عند تبريد المكون.

نظرًا لأقطارها وأطوالها الكبيرة، قد يكون من الصعب تطبيق إجراءات التسخين بعد اللحام (PWHT) المحلية الحالية المنصوص عليها في القواعد والمعايير في منطقة اللحام بالأوعية فائقة الحجم. تقدم هذه الورقة طريقة محلية للتسخين بعد اللحام (PWHT) تعتمد على التسخين الأولي والثانوي، وقد أثبتت نجاحها في تقليل الإجهاد المتبقي الناتج عن اللحام والحد من مخاطر التصدع الناتج عن التآكل الإجهادي داخل منطقة اللحام. وقد أُجريت تحليلات تجريبية وتحليلات العناصر المحدودة على لحام من الفولاذ المقاوم للصدأ AISI 316L لتقييم مدى نجاح هذه التقنية.

الجهاز

تُستخدم المعالجة الحرارية الموضعية بعد اللحام (PWHT) لتقليل الإجهاد المتبقي في الهياكل الملحومة. وتُعد هذه العملية مفيدة بشكل خاص عندما يكون وضع جميع المكونات دفعة واحدة في الفرن غير عملي، كما هو الحال مع أوعية الضغط الكبيرة أو الأنابيب الطويلة جدًّا. قد تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) أكثر تكلفة من التصنيع دون معالجة حرارية، لكنها تساهم في إطالة العمر التشغيلي للهياكل. ومع ذلك، لكي تكون فعالة، يجب إدارة معدلات التسخين بعناية حتى لا تتجاوز قوة الخضوع، مما يؤدي إلى تكوين إجهادات متبقية جديدة في التجميعات الملحومة.

تتمثل أكثر الوسائل كفاءةً لتنفيذ عملية التسخين بعد اللحام (PWHT) المحلية في استخدام سخانات خزفية مرنة من نوع الألواح، يمكن ترتيبها بمرونة، وتغطيتها بعازل حراري لتجنب انتقال الحرارة إلى الأسطح المجاورة، وتوصيلها بمصدر طاقة كهربائية تمت برمجته لضبط درجات حرارتها وفقًا لسجلات محددة مسبقًا – ويمكن بعد ذلك مراقبة هذه السخانات عبر أزواج حرارية مثبتة على العناصر المستهدفة والتحكم فيها تلقائيًا.

كجزء من عملية المعالجة الحرارية، تحتاج المكونات إلى دعم كافٍ من البيئة المحيطة بها. ولتحقيق ذلك، يجب ترتيب حوامل مصممة خصيصًا لتناسبها في مواقع استراتيجية؛ حيث يعتمد التباعد بينها على حجمها وشكلها وسماكتها — مما يضمن عدم حدوث أي تشوه أثناء المعالجة.

الوقت

يعتمد الوقت اللازم لإتمام المعالجة الحرارية المحلية بعد اللحام (PWHT) على عدد وحدات التسخين المستخدمة. على سبيل المثال، قد تستغرق معالجة خمسة أجزاء ملحومة تتطلب المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) ما يصل إلى 25 ساعة باستخدام وحدة تسخين واحدة، حيث تحتاج هذه الأجزاء إلى عدة دورات تسخين خلال مراحل المعالجة. ولكن يمكن تقليل وقت المعالجة بشكل كبير عن طريق زيادة أو تقليل عدد وحدات التسخين المستخدمة.

تُستخدم عمليات التسخين بعد اللحام (PWHT) الموضعية لتلطيف وتخفيف الإجهادات المتبقية من عملية اللحام، إلا أن فعاليتها تعتمد على مستويات الإجهادات المتبقية الأولية الناتجة عن اللحام. ولذلك، من الضروري قبل إجراء هذه العملية مراعاة توزيع الإجهادات الأولية؛ حيث إن عرض مصادر التسخين المساعدة في عمليات التسخين بعد اللحام الموضعية يمكن أن يغير هذا التوزيع بشكل كبير.

يجب أن يكون عرض التسخين الإضافي المناسب لعملية التسخين بعد اللحام (PWHT) الموضعية مساوياً أو أقل قليلاً من إجهاد الشد الأقصى في اللوح الأساسي، ويجب أن يُحد من التدرج الحراري وفقاً لذلك؛ ويمكن تحديد هذه القيمة من خلال مقارنة قوة الشد القصوى للجزء الملحوم بالتدرج الحراري في عملية التسخين بعد اللحام (PWHT) الموضعية؛ وتعتبر قيمة 3Rt قيمة حدية مناسبة في الحالات التي يتجاوز فيها سمك الجزء 30 مم.

درجة الحرارة

لا ينبغي اللجوء إلى المعالجة الحرارية الموضعية بعد اللحام إلا عندما يكون وضع جميع المكونات داخل الفرن غير عملي، كما هو الحال عند معالجة أوعية الضغط الكبيرة أو الأنابيب الطويلة جدًّا. ويجب توخي الحذر لضمان بقاء معدلات التسخين والتبريد ثابتة ودقيقة، والوصول إلى درجة حرارة متساوية عبر سماكة المكون. فالتسخين غير المتساوي قد يؤدي إلى تدرجات خطيرة في درجات الحرارة، مما يولد إجهادات متبقية تتجاوز إجهاد الخضوع، ويؤدي ذلك إلى الفشل أو فقدان السلامة الميكانيكية أو كسر المعدات التشغيلية.

من خلال استخدام معالجة التسخين بعد اللحام (PWHT) المحلية، يمكن تقليل الإجهادات الحلقية والمحورية للصفائح ذات السماكة غير المتساوية بشكل كبير؛ ومع ذلك، لا يوجد معيار حسابي موحد لتحديد عرض منطقة التسخين الإضافية — مما يؤدي إلى تباين نتائج إزالة التشوه المتبقي بعد معالجة PWHT — مما يجعل تحديد العرض المثالي أمراً ضرورياً. ولتحقيق ذلك بفعالية على الألواح ذات السماكة غير المتساوية، من الضروري تحديد العرض المناسب لمعالجة PWHT على الألواح ذات السماكة غير المتساوية باستخدام أسطوانات ملحومة بالتوصيل ذات قطر كبير وسماكات جدار غير متماثلة. في هذه الدراسة، أُجري تحليل لتأثيرات المعايير المختلفة على نتائج تقليل التشوه المتبقي، وكذلك نتائج إزالة الإجهادات المحورية المتبقية من خلال المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) الموضعية لمفاصل اللحام التناكبي المكونة من أسطوانات ملحومة بالتناكب ذات قطر كبير، والتي تم ربطها معًا باستخدام المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) الموضعية على أسطوانات ملحومة بالتناكب ذات قطر كبيرذات سماكات جدران غير متماثلة. وقد درس هذا البحث تأثيرات المعايير المختلفة على نتائج إزالة التشوه والضغط المتبقيين بعد المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) الموضعية على الأسطوانات ذات القطر الكبير الملحومة بالتناكب والمربوطة معًا، باستخدام المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) لمفاصل اللحام بالتناكب الخاصة بالأسطوانات ذات القطر الكبير الملحومة بالتناكب ذات سماكات الجدران غير المتماثلة ذات القطر الكبيرذات سماكات جدران غير متماثلة عبر المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) الموضعية عند استخدامها على أسطوانات ذات قطر كبير ملحومة بالتوصيل ذات سماكات جدران غير متماثلة، ووصلات اللحام التوصيلي من أسطوانات ذات قطر كبير ملحومة بالتوصيل؛ ثم تم تقييم النتائج عند تطبيق المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) الموضعية على الأسطوانات ذات القطر الكبير الملحومة بالتناكب ذات سماكات الجدران غير المتماثلة، والمعالجة المركبة (PWHT) عند تطبيق المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) الموضعية على مفاصل اللحام بالتناكب، والمعالجات الموضعية (PWHT) على الأسطوانات ذات القطر الكبير الملحومة بالتناكب- ذات القطر الكبير ذات سماكة الجدران غير المتماثلة ذات سماكة الجدران غير المتماثلة ذات سماكة الجدران غير المتماثلة مع معالجات PWHT الموضعية ذات سماكة الجدران غير المتماثلة، حيث تم تقليل التباين في سماكة الجدران في الأسطوانات الملحومة بالتوصيل باستخدام وصلات لحام التوصيل ذات سماكة الجدران غير المتماثلة من خلال معالجة PWHT عند اللحام بالتوصيل-اللحام التناكبي اللحام التناكبي اللحام التناكبي اللحام التناكبي باستخدام المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) الموضعية لمفاصل اللحام التناكبي الملحومة التناكبي الملحومة التناكبي الملحومة التناكبي الملحومة التناكبي الملحومة التناكبي الملحومة التناكبي الملحومة التناكبي كانت مفاصل اللحام التناكبي-اللحام التناكبي بعد معالجات محلية بالتسخين بعد اللحام (PWHT) لمفاصل اللحام التناكبي ذات القطر الكبير للأسطوانات الملحومة بالتناكبي ذات القطر الكبير ذات سماكات الجدران المختلفة باستخدام اللحام التناكبي المحلي مع أسطوانات ذات سماكات جدران غير متماثلة ملحومة بالتناكبي ملحومة بالتناكبي ملحومة بالتناكبي-الملحومة باستخدام معالجة PWHT عند استخدام أسطوانات ملحومة بالتوصيل ذات سماكات جدران غير متماثلة ملحومة بالتوصيل مع وصلات ملحومة بالتوصيل باستخدام تقنية اللحام بالتوصيل الملحومة محليًّا باستخدام PW ملحومة ملحومة بالتوصيل أسطوانات ملحومة بالتوصيل لحام التوصيل على وصلات ملحومة بالتوصيل ملحومة بالتوصيل-الوصلات الملحومة بالتوصيل لتوصيل اللحام باستخدام تقنية اللحام بالتوصيل عند اللحام بالتوصيل باستخدام اللحام بالتوصيل الملحوم بالتوصيل ذي القطر الكبير، مع عملية اللحام بالتوصيل باستخدام المعالجة المحلية بالحرارة بعد اللحام (PWHT) بسبب المعالجة المحلية بالحرارة بعد اللحام (PW)