المعالجة الحرارية لما بعد اللحام

المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) هي عملية محكومة يتم فيها تسخين المواد التي تم لحامها فوق درجة حرارة التحويل الحرجة الدنيا لفترة زمنية طويلة، عادةً بعد عمليات اللحام، لمعالجة الإجهادات المتبقية والتغيرات في البنية المجهرية الناتجة عن عمليات اللحام. قد تكون هناك حاجة إلى PWHT بسبب الإجهادات المتبقية أو التغيرات الهيكلية الدقيقة الناجمة عن اللحام نفسه.

اللحام والمعالجة الحرارية

اللحام هو عملية متكاملة في البناء والتصنيع، ومع ذلك يمكن أن يؤدي إلى حدوث إجهادات وعيوب في المكونات الملحومة. يتم استخدام المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) لمعالجة هذه المخاوف وتعزيز الخواص الميكانيكية لمواد اللحام المنتجة أثناء عمليات اللحام. قد تقلل المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) من تكوين المراحل الهشة، وتخفيف الإجهادات المتبقية للحام، وتحسين المتانة والليونة لكل من المواد الأساسية ومكونات منطقة اللحام مع المساعدة في تخفيف المخاطر مثل التآكل الإجهادي أو التشقق الناتج عن الهيدروجين.

تتضمن المعالجة الحرارية الحرارية الفائقة (PWHT) عمومًا تسخين هيكل ملحوم بالكامل إلى أقل من درجة حرارة التحول الحرجة لفترة زمنية محددة مسبقًا، لتمكين تمدد معدن اللحام وتخفيف الضغوط المتبقية للحام. تعتمد طريقة PWHT المختارة على عدة عوامل بما في ذلك التركيب والاستخدام النهائي أو ظروف الخدمة وتقنية اللحام.

يمكن أيضًا استخدام المعالجة الحرارية الفائقة للحرارة الفائقة (PWHT) في بعض أنواع الفولاذ للتخفيف من آثار التقسية والترسيب والتقادم، مما يوفر فوائد إضافية تتجاوز تخفيف الإجهاد مثل تقليل مستويات الصلابة وتحسين الليونة ومقاومة الإجهاد الحراري. على الرغم من أن المعالجة الحرارية الحرارية الفائقة (PWHT) تقدم العديد من المزايا، إلا أنه يجب ملاحظة أن تطبيقها قد يكون مكلفًا وكثيف العمالة؛ وعلاوة على ذلك قد تكون هناك حاجة إلى معدات ومرافق متخصصة؛ يجب معايرة مسجلات درجة الحرارة الدقيقة مسبقًا من أجل إدارة درجة الحرارة بدقة أثناء عمليات اللحام.

التلدين

يُعد التلدين أحد الأجزاء الرئيسية في المعالجة الحرارية الفائقة (PWHT) التي تساعد على تعزيز خصائص المعادن مثل الليونة والمتانة والتجانس، والتي تساعد في تحصين الهياكل مثل خطوط الأنابيب والجسور وأوعية الضغط ضد القوى التي ستواجهها بمرور الوقت.

يمكن استخدام عملية التلدين على مختلف المعادن والسبائك لتغيير خواصها الفيزيائية والكيميائية، من خلال عمليات التسخين والإمساك والتبريد البطيء. يتطلب التلدين التسخين والإمساك ثم التبريد البطيء حتى يتم الوصول إلى النتائج المرجوة.

يعد التنظيم الدقيق لدرجة الحرارة أمرًا أساسيًا لنجاح أي عملية معالجة PWHT، وتقدم Libratherm العديد من وحدات التحكم في النقع المنحدر PID التي توفر إدارة دقيقة لدرجة الحرارة لعملية التلدين ويمكن تهيئتها وفقًا لمواصفاتك الفريدة.

يتضمن التلدين تسخين المادة المشغولة على البارد فوق نقطة التحول الحرجة (CTP) للنقع، مما يسمح بتخفيف الإجهاد وصقل البنية المجهرية وإزالة الهيدروجين وإزالة الكربون وتقليل تصلب الشغل، وفي الوقت نفسه تقليل تصلب الشغل الناتج عن الشغل على البارد. وبمجرد الانتهاء من هذه الخطوة، يمكن البدء في التبريد البطيء لتجنب تشكل الإجهادات المتبقية؛ بالإضافة إلى ذلك، يعزز التلدين إعادة التبلور عن طريق استبدال الحبيبات المشوهة والمتوترة بحبيبات أكبر وموحدة، مما يجعل المادة أكثر قابلية للسحب مع تقليل تصلب الشغل؛ وهو أمر بالغ الأهمية خاصة عند تشغيل الفولاذ والسبائك.

التطبيع

بعد اللحام، قد تتطور الأجزاء التي لم يتم تطبيعها أو تلدينها بشكل صحيح إلى إجهادات داخلية تؤدي إلى تعطل المعدن. يزيل التطبيع PWHT هذه الضغوط الداخلية عن طريق تسخين المواد إلى درجات حرارة أعلى من خط درجة الحرارة الحرجة لمنطقة الأوستينيت لبعض الوقت ثم تبريدها في الهواء - مما يوفر بديلاً للتلدين الكامل عند الضرورة للأجزاء التي تتطلب قابلية التشغيل الآلي.

عادةً ما تتضمن المعالجة الحرارية للمعادن القائمة على الحديد مثل الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الفولاذ عمليات التبريد والتلطيف لتحقيق أقصى أداء.

ينطوي تطبيع الصلب على تسخينه بدرجة حرارة تتراوح بين 30-50 درجة مئوية فوق خط درجة الحرارة الحرجة للأوستنيت لفترة معينة، قبل تثبيته هناك لبعض الوقت وتبريده في الهواء. وتشبه هذه العملية عملية التلدين باستثناء معدل تبريد أسرع قليلاً وحبيبات بلورية مصقولة، مما ينتج عنه هياكل أكثر قابلية للسحب وزيادة الصلابة (قيمة AKV).

تُستخدم تقنيات تحسين قابلية التشغيل الآلي عادةً لزيادة مقاومة الأجزاء للصدمات وزيادة قابليتها للتشغيل الآلي. وعلاوةً على ذلك، غالبًا ما تستخدم ألواح الصلب المدرفلة على الساخن والمطروقات والمسبوكات منخفضة السبائك هذه العمليات لتحقيق قوة مرضية مع تقليل احتمالية تعرضها للكسر أثناء الاستخدام.

تخفيف التوتر

المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (أو PWHT) هي عملية حرارية مصممة لتقليل وإعادة توزيع الضغوط المتبقية في المواد الملحومة وإعادة توزيعها، وعادةً ما يتم ذلك عن طريق تسخينها إلى درجة حرارة مرتفعة ثم إعادة تبريدها مرة أخرى تحت ظروف محكومة قبل إعادتها إلى البيئة المحيطة.

يهدف تخفيف الإجهاد إلى تخفيف الإجهادات الداخلية التي تسبب التشقق والتشويه في التصنيع والمسبوكات الملحومة والمسبوكات، بينما يساعد المعالجة الحرارية الفائقة PWHT على تحسين الخواص الميكانيكية التي تجعل المعادن أكثر مقاومة للإجهاد والعوامل الأخرى التي تؤدي إلى الأعطال أثناء الخدمة.

يعتبر اللحام عملية صناعية أساسية، ولكن الضغوط الكامنة فيه قد تضر بسلامة المنتج وأدائه. ولمعالجة هذه المخاوف، تستخدم عملية المعالجة الحرارية الفائقة للحرارة والاهتزازات أفرانًا ساخنة/مبردة لتخفيف الضغوط المتراكمة داخل المعدن. وهذا يضمن قدرة المكونات الملحومة على تحمل الأحمال المقصودة وكذلك الظروف البيئية.

يجب أن يتم تنفيذ المعالجة الحرارية الفائقة في بيئة يتم التحكم فيها في الغلاف الجوي لحماية اللحامات من الأكسدة والتشقق الناتج عن الهيدروجين، والذي يحدث عندما يتفاعل الهيدروجين الممتص أثناء اللحام مع الأكسجين في الهواء ويتسبب في حدوث التشقق. وبالإضافة إلى ذلك، قد تعمل المعالجة الحرارية الفائقة الحرارة PWHT على تليين المكونات بحيث يمكن تشكيلها بأبعاد دقيقة وتشطيبات سطحية دقيقة - وهو أمر ذو قيمة خاصة في تطبيقات الضغط العالي حيث يمكن أن يحدث الكسر بسرعة.