المعالجة الحرارية لما بعد اللحام

تستخدم العديد من أكواد الأنابيب صلابة الكسر في اللحامات كأساس للتنازل عن متطلبات المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) محليًا؛ ومع ذلك، قد لا تنطبق هذه الطريقة دائمًا على المواد أو التطبيقات.

تعتمد متطلبات PWHT لمواد أنابيب الطاقة بشكل عام على درجة حرارة التحويل الحرجة المنخفضة للمعدن الأساسي.

إجراءات اللحام

تعتمد قابلية اللحام للوصلات الملحومة على عوامل مختلفة، بما في ذلك الهندسة وإعادة الإجهاد ودرجات حرارة التسخين المسبق للحام ودرجات الحرارة البينية وكذلك كثافة التيار. وعلاوة على ذلك، تؤثر أيضًا المواد منخفضة الكربون مثل AISI P-4 أو P-5A على قابلية اللحام؛ وقد يكون لقابلية اللحام تأثير أيضًا كما قد يكون لإمكانية التكسير المتأخر للهيدروجين تأثير.

تعمل المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) على تحسين صلابة الشق عن طريق تخفيف الضغوطات المتبقية وتخفيف ضغوطات الشغل الموجودة مسبقًا الناتجة عن عمليات التصنيع واللحام والقطع. تستغرق عمليات المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) عادةً ساعة واحدة لكل 25 مم من السُمك عند درجة حرارة 600 درجة مئوية.

عادةً ما تكون متطلبات PWHT مدفوعة بمعايير قابلية اللحام وتوفر قوانين التصنيع متطلبات مفصلة فيما يتعلق بالمعالجة بالحرارة الفائقة للحرارة الفائقة المحلية. يركز جزء كبير من هذه اللوائح على متطلبات حد السُمك - وهو افتراض قائم على أن الكسر الهش أكثر احتمالاً بدون PWHT منه معه - ولكن تم تحدي هذا الافتراض من خلال تحليل ميكانيكا الكسر؛ وبشكل أكثر تحديدًا أظهرت مقارنة المنحنيات الرئيسية للحامات التناكبية في أنابيب الصلب هذا الاستنتاج ووجدت أن حدود سُمك PWHT الحالية مقيدة للغاية في بعض قوانين التصنيع.

التسخين المسبق

يعد التسخين المسبق للفولاذ قبل اللحام أمرًا ضروريًا لتقليل إجهاد اللحام والإجهادات المتبقية، اعتمادًا على سُمك اللحام ومحتوى السبيكة. يجب استخدام أقلام التلوين التي تشير إلى درجة الحرارة أو البيرومترات الحرارية لمراقبة درجات الحرارة هذه بدقة.

يقلل التسخين المسبق من تدرج السرعة الحرجة لأي نسبة تكافؤ معينة ويزيد من سرعة اللهب الصفحي، مما يخلق أقواسًا أكثر استقرارًا مع انخفاض الترشيش. (الشكل 20).

يتم استخدام التسخين المسبق لزيادة صلابة معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) للفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك عن طريق إبطاء معدل التبريد، وبالتالي تقليل العيوب مثل المسامية والفراغات في المنطقة المتأثرة بالحرارة، وتحسين الخواص الميكانيكية، وتقليل مخاطر التشقق بالتقصف الهيدروجيني (يشار إليه أيضًا بالتشقق المتأخر أو التشقق تحت الحبة) في الفولاذ الكربوني/الفولاذ منخفض السبائك وكذلك الفولاذ الأوستنيتي عالي النيكل غير القابل للصدأ مثل النوع 347/إينكولوي 825.

قد تساعد تخفيضات درجة حرارة التسخين المسبق ودرجة الحرارة البينية على زيادة سُمك اللحام دون المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT)، خاصةً بالنسبة للحامات المحتفظة بالضغط العالي مثل اللحامات التناكبية والمقبية والشرائح على الوصلات الملولبة ووصلات الفوهة. استنادًا إلى دراسات E2G عن الكسر الهش، فإن إلغاء المعالجة الحرارية بعد اللحام الإلزامية PWHT للأجزاء الملحومة بالضغط منخفضة السبائك بموجب ASME B31.3 من شأنه أن يقلل من صلابة اللحام مع زيادة مخاطر الفشل الهش.

المعالجة الحرارية لما بعد اللحام

تُعد المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) وسيلة فعالة للتخلص من الإجهادات المتبقية الضارة في المكونات الملحومة مثل أوعية الضغط والأنابيب، مع تخفيف قابليتها للظروف البيئية التي تسبب بدء التشقق أو الكسر الهش. يجب دائمًا مراعاة الامتثال لمتطلبات الكود للحفاظ على سلامة اللحامات المصنعة.

عادةً ما تكون عمليات المعالجة الحرارية الفائقة للحرارة والاهتزازات الهيدروجينية (PWHT) مطلوبة بشكل عام للحامات الفولاذ الكربوني التي يتجاوز سمكها عتبة محددة مسبقًا لحمايتها من الكسر المتأخر الهيدروجيني وظواهر التآكل الإجهادي الأخرى، بما في ذلك الكسر المتأخر الهيدروجيني. تنطوي عملية المعالجة الحرارية الفائقة (PWHT) على ظروف التسخين والتبريد والنقع التي تؤثر على خصائص مادة اللحام الناتجة عن هذه العملية - يمكن أن تؤدي أوقات النقع المفرطة أو المطولة إلى إزالة الكربنة أو التقصف أو التقصف الذي سيؤثر سلبًا على قوة الشد أو قوة الزحف أو خصائص صلابة الشق.

تتباين متطلبات PWHT لفولاذ الكربون عبر رموز التصنيع والإصلاح اعتمادًا على حدود السُمك والقطر، مع وجود اختلافات ربما تُعزى إلى تفسيرات مختلفة لقاعدة البيانات الفنية أو تطور ممارسات التصنيع/اللحام بمرور الوقت. تسمح مدونات ASME BP&V الحالية بإعفاءات من اختبار PWHT حتى سمك 5/8 بوصة من المواد المستخدمة في الخدمة النووية بناءً على افتراضات مثل زيادة قابلية اللحام من المواد ذات القطر الكبير والجدران الرقيقة؛ وخصائص صلابة الكسر المتأصلة فيها؛ كونها كافية بما يكفي لدعم الكسر منخفض الطاقة.

التبريد

يجب أن تكون إجراءات المعالجة الحرارية الفائقة للحرارة والاهتزازات الحرارية PWHT مصممة خصيصًا لكل مكون، مع درجات حرارة تعتمد على سُمكه؛ حيث تنطبق ASME VII على ما يزيد عن 19 مم بينما تغطي BS EN 13445 وBSPD 5500 سمك 35 مم أو أكثر. وتعتمد معدلات التبريد أيضًا على السُمك؛ ساعة واحدة لكل 25 مم من السُمك ويسمح بالتبريد بالهواء الساكن تحت 800 درجة فهرنهايت. وعادةً ما تستخدم أفران التبريد الحراري العام إما أفران ثابتة دائمة أو أفران محمولة من النوع المحمول على عربة محملة على عربة من النوع ذي القبعة العلوية للأجزاء الكبيرة غير العملية.