Местна топлинна обработка след заваряване (PWHT)

Местната PWHT може да бъде ефективно средство за намаляване на остатъчните напрежения при заваряване в свръхголеми съдове под налягане, когато PWHT в пещта е непрактична, но намирането на универсален критерий за изчисляване на ширината на спомагателната топлинна лента в настоящите стандарти за местна PWHT може да бъде предизвикателство.

След прилагане на локална обработка чрез PWHT към свръхголяма атмосферна кула се сравняват остатъчните напрежения върху осевите и периферните ѝ структури преди и след PWHT и се симулират ефектите от симулацията на допълнителна ширина HB.

Разходи

Локалната топлинна обработка след заваряване (PWHT) е ефективно средство за намаляване на остатъчните напрежения, предизвикани от заваряването, в големи и свръхголеми съдове под налягане. То може да бъде използвано, когато пещното PWHT стане непрактично за големи компоненти, като заваръчни шевове в тръбопроводни системи или такива, монтирани на място, въпреки че трябва да се извърши внимателно планиране, за да се осигури равномерно разпределение на ширината на нагряваната лента и скоростта на топлинна обработка; неравномерното нагряване или твърде бързата скорост на обработка могат да доведат до вредни температурни градиенти, които увеличават остатъчните напрежения при охлаждане на компонента.

Поради големите им диаметри и дължини, настоящите локални процедури за PWHT, предписани в кодексите и стандартите, могат да се окажат предизвикателство за прилагане в зоната на заваряване на свръхголеми съдове. В този документ се представя метод за локална PWHT, базиран на първично и вторично нагряване, който се е доказал като успешен за намаляване на индуцираното от заваряването намаляване на остатъчните напрежения и потискане на риска от корозионно напукване под напрежение в зоната на заваряване. Проведени са експериментални анализи и анализи по метода на крайните елементи на заварка от неръждаема стомана AISI 316L, за да се оцени успехът на този метод.

Апаратура

Локалната топлинна обработка след заваряване (PWHT) се използва за намаляване на остатъчните напрежения в заварените конструкции. Този процес е особено полезен, когато поставянето на всички компоненти наведнъж в пещта е непрактично, като например при големи съдове под налягане или изключително дълги тръби. PWHT може да е по-скъпа от производството без термична обработка, но допринася за по-дългия експлоатационен живот на конструкциите. За да бъде ефективна обаче, скоростта на нагряване трябва да се управлява внимателно, за да не се надвиши границата на провлачане, което води до образуване на нови остатъчни напрежения в заварените сглобки.

Най-ефективното средство за извършване на локална PWHT включва гъвкави керамични нагреватели от листов тип, които могат да бъдат разположени гъвкаво, покрити с топлоизолация, за да се избегне предаването на топлина към съседни повърхности, и свързани с електрическо захранване, което е програмирано да регулира температурите им в съответствие с предварително определени истории - тези нагреватели могат да бъдат наблюдавани чрез термодвойки върху целевите елементи и управлявани автоматично.

Като част от процеса на топлинна обработка компонентите се нуждаят от подходяща подкрепа от заобикалящата ги среда. За тази цел трябва да бъдат стратегически разположени естакади с подходяща форма; разстоянието между тях зависи от техния размер, форма и дебелина - това гарантира, че няма да има изкривяване по време на обработката.

Време

Времето, необходимо за завършване на локалната термична обработка след заваряване (PWHT), зависи от броя на използваните нагреватели. Например за пет заварени части, изискващи PWHT, може да са необходими до 25 часа с един нагревателен модул, тъй като те се нуждаят от многократно нагряване по време на циклите на нагряване. Но чрез увеличаване или намаляване на броя на използваните нагревателни единици по време на обработката времето може да се намали значително.

Локалните PWHT се използват за отпушване и намаляване на остатъчните напрежения при заваряване, но тяхната ефективност зависи от първоначалните нива на остатъчните напрежения при заваряване. Ето защо преди извършването на такава е важно да се вземе предвид първоначалното разпределение на напреженията преди извършването на локални PWHT; ширината на спомагателните източници на нагряване при локални PWHT може значително да промени това разпределение на напреженията.

Подходящата ширина на спомагателното нагряване за локална PWHT трябва да бъде равна или малко по-малка от максималното напрежение на опън в основната плоча и температурният градиент трябва да бъде съответно ограничен; тази стойност може да бъде установена чрез сравняване на максималната якост на опън на заварената част с температурния градиент при локална PWHT; 3Rt би била подходяща гранична стойност в такива случаи, когато дебелината на частта надвишава 30 mm.

Температура

Местната топлинна обработка след заваряване трябва да се използва само когато поставянето на всички компоненти в пещ е непрактично, например при обработка на големи съдове под налягане или изключително дълги тръби. Трябва да се внимава скоростта на нагряване и охлаждане да остане постоянна и точна, както и да се достигне равномерна температура по цялата дебелина на компонента. Неравномерното нагряване може да доведе до опасни температурни градиенти, които създават остатъчни напрежения, надвишаващи границата на провлачане, водещи до повреда, загуба на механична цялост или счупване на работното оборудване.

Чрез използване на локална PWHT могат значително да се намалят обръчовите и аксиалните напрежения на плочи с нееднаква дебелина, но все още няма единен критерий за изчисляване на ширината на спомагателната нагревателна зона - което води до различни резултати за елиминиране на остатъчната деформация след обработка с PWHT - което налага определянето на идеална ширина. За да се направи това ефективно при плочи с неравномерна дебелина, е от съществено значение да се установи подходящата ширина за PWHT при плочи с неравномерна дебелина и с различна дебелина на стената, като се използват цилиндри с голям диаметър на челната заварка и с различна дебелина на стената. В това изследване е извършен анализ на въздействието на различни критерии върху резултатите от намаляването на остатъчните деформации, както и резултатите от елиминирането на остатъчните осови напрежения чрез локална PWHT на заваръчни съединения, съставени от цилиндри с голям диаметър на челната заварка, съединени чрез PWHT на цилиндри с голям диаметър на челната заварка, съединени чрез локална PWHT на цилиндри с голям диаметър на челната заварка с различни дебелини на стените. Това изследване изследва ефектите на различните критерии върху резултатите от остатъчните деформации и елиминирането на напреженията след локална PWHT върху съединени заедно челно заварени цилиндри с голям диаметър, като се използва PWHT на заварени съединения от челно заварени цилиндри с голям диаметър с разнородни дебелини на стените от челно заварени цилиндри с голям диаметър с разнородни дебелини на стените чрез локална PWHT, когато се използва върху челно заварени цилиндри с голям диаметър с разнородни дебелини на стените, заварени съединения от челно заварени цилиндри с голям диаметър с разнородни дебелини на стените; след това бяха оценени резултатите, когато се прилага с помощта на локална PWHT се прилага с помощта на локална PWHT върху цилиндри с голям диаметър, заварени челно, с разнородни дебелини на стените комбинирана обработка PWHT, когато се прилага с помощта на локална PWHT върху цилиндри с голям диаметър, заварени челно, с разнородни дебелини на стените комбинирана обработка PWHT, когато се прилага с помощта на локална PWHT върху цилиндри с голям диаметър, заварени челно, с разнородни дебелини на стените комбинирана обработка PWHT, когато се прилага с помощта на локална PWHT върху цилиндри с голям диаметър, заварени челно, с разнороднизаварени цилиндри с използване на заваръчни съединения с нееднакви дебелини на стените е намалена чрез топлинно заваряване чрез PWHT при заваръчни съединения с използване на локална PWHT на заваръчни съединения с използване на локална PWHT на заваръчни съединения с използване на локална PWHT на заваръчни съединения с използване на локална PWHT на заваръчни съединения с използване на локална PWHT на заваръчни съединения сзаварени челни заваръчни съединения са заварени челни заваръчни съединения са заварени челни заваръчни съединения са заварени челни заваръчни съединения са заварени челни заваръчни съединения на цилиндри с голям диаметър с голям диаметър с голям диаметър с голям диаметър с различни дебелини на стените с местна PWHT с използване на челни заваръчни съединения с разнородни дебелини на стените цилиндри на заварени челни с процес на челно заваряване с използване на локална обработка PWHT поради локална обработка PW