ما هي المعالجة الحرارية لما بعد اللحام؟

تُعد المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) جزءًا لا يتجزأ من العديد من الصناعات التي تنظمها قوانين الصناعة مثل ASME. تضمن المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) تصميمًا آمنًا بخصائص ميكانيكية ومعدنية مثالية لدرجات وسماكات مواد معينة لتلبية سلامة التصميم.

إن المعالجة الحرارية الفائقة للحرارة الفائقة ضرورية بسبب الإجهادات المتبقية والتغيرات في البنية المجهرية الناتجة عن اللحام التي تتجاوز حدود التصميم ويمكن أن تسبب في النهاية أعطالاً هيكلية.

ما هي المعالجة الحرارية لما بعد اللحام؟

المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) هي عملية معالجة حرارية مصممة لتخفيف الضغوط المتبقية الناتجة عن اللحام. تعمل المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) أيضًا على تلطيف أو تقادم منطقة اللحام (HAZ)، مما يجعل المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) جزءًا لا يتجزأ من عمليات التصنيع، ولكن يجب أن تتم بدقة لتحقيق أقصى قدر من الفعالية؛ قد يؤدي التنفيذ غير السليم إلى تشويه وتقصف المزاج والإفراط في التليين وحتى تأثيرات التشقق إذا تم إجراؤها بشكل غير صحيح.

يستخدم في المقام الأول لتخفيف الإجهاد من اللحامات، ويتضمن PWHT تسخين منطقة اللحام إلى درجات حرارة أقل من درجة حرارة التحول الحرجة الدنيا ثم الاحتفاظ بدرجة الحرارة هذه لفترة طويلة. يسمح ذلك بتخفيف الإجهادات المتبقية الناتجة أثناء اللحام بالإضافة إلى المساعدة في منع الكسر الهش.

يمكن أيضًا استخدام تقنية PWHT للتطبيع، والتي تنطوي على تقليل وجود المارتينسيت وهياكل الحبيبات المتساوية داخل منطقة اللحام من أجل تحسين ليونة وقوة الشد في منطقة اللحام تلك.

عادةً ما يكون التطبيع مفيدًا فقط لتطبيقات اللحام التي تتميز بأشكال صغيرة وبسيطة، مثل تلك الموجودة في أوعية الضغط، نظرًا لخطر حدوث التواء أو تشويه كارثي. يجب إجراء PWHT للتطبيع بعناية لتجنب هذا الوضع، مع التحكم في درجات الحرارة والأوقات بعناية أثناء هذه العملية.

ما أهمية المعالجة الحرارية لما بعد اللحام؟

اللحام هو عملية متكاملة تُستخدم في مختلف الصناعات مثل النفط والغاز والبتروكيماويات والفضاء وغيرها. ولسوء الحظ، يمكن أن يؤدي اللحام إلى حدوث إجهاد متبقي يضعف المواد بمرور الوقت ويجعلها أكثر عرضة للأحمال الديناميكية؛ ولهذا السبب تعتبر المعالجة الحرارية بعد اللحام خطوة أساسية.

المعالجة الحرارية لما بعد اللحام، أو PWHT، هي عملية مبتكرة تُستخدم لتخفيف الإجهاد الحراري الناتج أثناء اللحام بشكل كبير. ويحدث الإجهاد الحراري بسبب التغيرات السريعة في درجات الحرارة التي تحدث أثناء اللحام؛ ويمكن أن يتسبب ذلك في حدوث لحامات صلبة وهشة بالإضافة إلى التشقق الهيدروجيني إذا تُركت دون مراقبة. تساعد تقنية PWHT على تقليل هذه المشكلات عن طريق تسخين مناطق اللحام ببطء لفترة زمنية طويلة قبل أن تبرد ببطء بعد انتهاء المعالجة.

هناك العديد من المعالجات الحرارية لما بعد اللحام التي يمكن استخدامها للمساعدة في تقليل الإجهاد المتبقي في المواد الملحومة، وإحدى هذه الطرق هي التلدين، والتي تتضمن تسخين وتبريد مناطق اللحام تدريجيًا لتخفيف الضغوط وتحسين خواصها الميكانيكية. يُعد التلدين طريقة فعالة أخرى، خاصةً عند التعرض لمستويات عالية من التآكل أو التعرض للملح؛ حيث يساعد تسخين اللحام إلى أقصى درجة حرارة قبل تبريده تدريجيًا على تقليل التشوه مع زيادة قوة اللحام.

كيف تتم المعالجة الحرارية لما بعد اللحام؟

تتضمن عملية المعالجة الحرارية للحام PWHT (عملية المعالجة الحرارية للحام) دورات تسخين وتبريد تغير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمعدن، لتغيير خصائصه الفيزيائية والكيميائية وبالتالي تغيير الضغوط المتبقية داخل اللحام ليتم تقليلها أو إعادة توزيعها، مما يقلل من خطر الكسر الهش ويقلل من كمية التخفيف، مما يحسن من الليونة. هناك طرق مختلفة متاحة اعتمادًا على نوع اللحام الذي تتم معالجته.

يعتبر التلدين هو العملية الأكثر استخدامًا، والتي تستلزم تسخين منطقة اللحام تحت درجة حرارة التحويل لفترة زمنية محددة لتقليل الإجهاد المتبقي في اللحام واستعادة قوة وجودة المادة. يمكن لتقنيات أخرى، مثل التلطيف والتعتيق تقليل الصلابة مع زيادة الليونة.

يمكن تحقيق PWHT باستخدام أفران أو نظام الحث مع ملفه ومجاله المغناطيسي الذي يولد حرارة في المعدن تنتقل بعد ذلك عبر منطقة اللحام.

يعتمد اختيار PWHT على متطلبات مشروعك، بما في ذلك تركيبة المواد وظروف الخدمة. عند اختيار درجات حرارة التسخين/التبريد لأنظمة المعالجة الحرارية الفائقة الحرارة، يجب مراعاة أفضل الممارسات حيث يمكن أن يكون لها تأثير كبير على النتائج النهائية للعملية.

ما هي فوائد المعالجة الحرارية لما بعد اللحام؟

تسمح عملية المعالجة الحرارية الفائقة PWHT بتحسين توزيع الإجهاد، مما يقلل من مخاطر الكسر. وعلاوة على ذلك، تشجع هذه العملية التحولات الطورية داخل المادة لتحسين الهياكل الحبيبية لزيادة القوة والليونة؛ وتساعد على تخفيف مشاكل التشقق الناجم عن الهيدروجين أو مشاكل التآكل التي تنشأ نتيجة لذلك.

يمكن تحقيق المعالجة بالحرارة الفائقة (PWHT) بعدة طرق، بما في ذلك التلدين والتطبيع والتبريد والتبريد والتلطيف. تقدم كل طريقة مزايا وعيوب؛ لذلك من المهم اختيار الطريقة المناسبة للمهمة المطروحة. وعلاوة على ذلك، يجب إدارة تنظيم درجة الحرارة أثناء المعالجة الحرارية بشكل صحيح؛ فقد تؤدي درجة الحرارة المرتفعة للغاية إلى تلف المواد بينما قد لا توفر درجة الحرارة المنخفضة للغاية تخفيفًا كافيًا للإجهاد.

وأخيراً، عند إجراء المعالجة الحرارية الفائقة للحرارة والاهتزازات من الضروري استخدام المعدات والمرافق المناسبة. وهذا يشمل وجود ما يكفي من بطانيات التدفئة ومولدات الكهرباء والآلات المساعدة. علاوة على ذلك، يجب أن يكون هناك عازل على جميع المعدات والمواد لتجنب التعرض العرضي للمواد الكيميائية الخطرة.

توفر تقنية المعالجة الحرارية الفائقة للحرارة العالية PWHT العديد من المزايا، مثل تقليل تكاليف الإصلاح وإطالة عمر الهياكل الملحومة. ويرجع ذلك إلى أن تقنية PWHT تقلل من وقت التوقف عن العمل بسبب الإصلاحات أو الترميم وتعزز الإنتاجية؛ بالإضافة إلى أنها يمكن أن تحسن من قوة وجودة هذه الهياكل، بحيث يمكنها تحمل الأحمال الثقيلة دون أن تنهار.