След заваряване топлинна обработка за въглеродна стомана

Термичната обработка след заваряване (PWHT) спомага за отпускането и преразпределянето на остатъчните напрежения, възникнали по време на заваряването, като често се изисква съгласно нормативите за материали, надвишаващи определени изисквания за дебелина.

Скоростта на нагряване и охлаждане трябва да се контролира внимателно, за да се предотвратят термичен шок, деформация или неравномерно отстраняване на напреженията. Термичната обработка след заваряване (PWHT) може да се извърши чрез пещ или чрез локализирани електрически съпротивителни одеяла или подложки.

Отгряване

Термичната обработка след заваряване (PWHT) значително намалява нивата на остатъчните напрежения в областта на заварките, но не ги елиминира напълно. Повечето цикли на умора все още водят до изцяло опънни напрежения, които могат да бъдат изключително вредни.

Пълното отгряване включва нагряване на хипоеутектоидните и еутектоидните фази до температури около 50 °C над съответните им температури Ac3 и Ac1, след което те се охлаждат постепенно, за да достигнат структури, близки до равновесните. Този процес спомага за избягване на водородното крехкост, като едновременно с това намалява риска от напукване, предизвикано от въздействието на околната среда.

Точковото PWHT на малки детайли е възможно, но трябва да се извършва внимателно. Неправилното оразмеряване и разполагане на зоните за изчакване, нагряване и контрол на температурния градиент може да доведе до деформация или срутване на конструктивните елементи, както и до катастрофална повреда вследствие на нестабилности в състоянието на остатъчното напрежение. Трябва да се използва изолация, за да се поддържат стабилни температурите в нагряваните зони; трябва да се използват и термометри с автоматично записване.

Нормализиране на

Тази обработка, която обикновено се прилага при нисколегирани стомани, премахва грубозърнестата структура, образувана при заваряването, и подобрява свойствата на материала. Освен това тя намалява риска от крехко счупване, като същевременно предотвратява появата на неограничени термични напрежения в зоната на заварката.

Нагряване на метала до температури над горната критична точка, последвано от издържане за време, пропорционално на дебелината на сечението, преди охлаждане в среда с температура, равна на оконата, при контролирано охлаждане. Процесът създава финозърнести структури и еднородни микроструктури, които спомагат за отстраняването на вътрешните напрежения, като правят материала по-гъвкав по отношение на операциите по формоване и употребата му.

Пълната нормализация, която най-често се прилага при въглеродните и въглеродно-мангановите стомани, може да послужи като ефективен заместител на закаляването в определени случаи. За съжаление обаче пълната нормализация не премахва всички остатъчни напрежения; стандартите за проектиране на износване могат да изискват допълнителна ренормализация, за да се отчете тази разлика.

Облекчаване на стреса

Отпускането се използва за намаляване на вътрешните напрежения в материала, причинени от производствени процеси като формоване и механична обработка, като например напрежение на сгъстяване по повърхността или напрежение на опън в сърцевината. Отпускането е подобно на отгряването, тъй като включва нагряване на материала до по-висока температура за определено време, след което той бавно се охлажда обратно в рамките на определено време.

Отпускането на напрежението предлага редица предимства, включително намаляване на якостта на опън на заварката и повишаване на устойчивостта на умора в локализирани прорези и концентратори на напрежение, като същевременно увеличава междузърнестото утаяване на карбиди. Въпреки това, отстраняването на напреженията може да бъде засегнато негативно от неправилни методи на охлаждане, контрол на температурата или заваръчни техники, използвани по време на процесите на PWHT; за да се постигнат максимални резултати, е наложително тези фактори да се прилагат в подходящите моменти и при подходящи температури по време на този процес.

Закаляване

Нисколегираните въглеродни стомани изискват термична обработка след заваряване (PWHT), за да се постигне достатъчно здрава и издръжлива микроструктура. Този процес включва нагряване на детайла до определена температура за продължителен период от време, след което той постепенно се охлажда обратно.

Промените в металургичната структура могат да допринесат за намаляване на вероятността от забавено напукване и за повишаване на пластичността, както и за подобряване на корозионната устойчивост на заварките, а също и на издръжливостта, удароустойчивостта и устойчивостта срещу крехко счупване.

PWHT обикновено се извършва с помощта на системи за регулируемо предварително загряване и нагряване, при които термодвойките са стратегически разположени, за да се осигури равномерно нагряване без деформация на компонентите. Точковото PWHT може да се използва и при по-големи компоненти, като например периферни заварки по тръби или затварящи заварки по дълги съдове под налягане, въпреки че проектирането на тази техника може да бъде по-трудно поради вариациите в термичното разширение, които биха могли да причинят значителна деформация.