Термична обработка след заваряване

Топлинната обработка след заваряване (pwht) е важна стъпка за намаляване на остатъчните напрежения в завареното оборудване под налягане, които могат да причинят дефекти и нива на втвърдяване, надвишаващи проектните спецификации, както и за подобряване на якостта и пластичността, за да се отговори на проектните критерии.

Изпитването PWHT се изисква в повечето спецификации за квалификация на заваръчни процедури, като например EN 13445 и BS PD 5500, като изискванията за време и температура са описани в табличен вид в тези документи.

Облекчаване на стреса

Топлинната обработка след заваряване, наричана често PWHT, може да намали вътрешните напрежения в стоманените компоненти, за да предотврати изкривяването им и други проблеми, които могат да доведат до повреда. PWHT може също така да спомогне за намаляване на предизвиканото от водорода напукване при някои сплави, както и за намаляване на проблемите с корозията в близост до заварките при някои видове метал.

Вътрешните напрежения в стоманата могат да възникнат по време на операциите по формоване, изтегляне и механична обработка, което води до остатъчни напрежения на опън или натиск, които водят до изкривяване и евентуална повреда при експлоатация. PWHT предлага ефективно решение чрез нагряване на детайла над долната му критична температура, след което постепенно го охлажда равномерно за намаляване на напрежението.

Загряването на конструкциите до тази температура намалява тяхната граница на провлачане и позволява на остатъчните напрежения при заваряване, които надвишават новата долна граница, да я надхвърлят, което води до пластична деформация, която облекчава остатъчните напрежения. Този процес, известен като освобождаване на напреженията, включва накисване на детайлите при тази температура за регулируем период от време в зависимост от размера и сложността.

Често се извършва PWHT тестване на по-големи компоненти, като въздушни резервоари и котли, за да се елиминират вътрешните напрежения, преди да могат да причинят трайни повреди, за да се гарантира, че всички вътрешни напрежения са намалени до приемливи нива на толерантност, преди да започне окончателната обработка или довършителните процеси. То може да се извърши и на етапите на производство, за да се проверят изискванията за толерантност преди окончателните довършителни процеси.

Контрол на твърдостта

Заваряването е неразделна част от експлоатацията на нефтопроводи и газопроводи, електроцентрали и други промишлени съоръжения. Въпреки че заваряването осигурява множество полезни функции, остатъчните напрежения могат да намалят якостта на материала с течение на времето. За да се компенсират тези напрежения и да се гарантира безопасността на оборудването при експлоатация, могат да се използват процеси на термична обработка, като например PWHT; PWHT намалява остатъчните напрежения, като същевременно подобрява пластичността и здравината, за да се постигнат или надминат първоначалните проектни стойности.

PWHT обикновено се извършва при въглеродни и легирани стомани. Процесът включва нагряване до определена температура, след което се задържа в нея за определен период от време - обикновено един час на инч дебелина. Температурата, скоростта на охлаждане и времето за задържане трябва да се обмислят внимателно, тъй като неправилните процедури могат да доведат до крехкост на материала, изкривяване и напукване при повторно нагряване.

PWHT може да бъде скъп процес, тъй като разчита на скъпи енергийни източници за достигане и поддържане на високи температури, необходими за ефективно намаляване на напрежението. Освен това многобройните цикли на PWHT през целия живот на компонента могат да увеличат общото потребление на енергия. За щастие има други алтернативи, които осигуряват подобни предимства - например композитните материали могат да възстановят здравината и твърдостта си, без да са необходими горещи работи или обширни процеси на заваряване.

Повишаване на силата

Усилване на силата е способността да се увеличава собствената физическа сила; подсила на Манипулация на силата и разновидност на Вторична сила.

Методите на Пвхт (като отгряване, нормализиране и закаляване) включват нагряване и охлаждане на стоманата, за да се отстранят или преразпределят остатъчните напрежения. Други процеси могат да включват утаяване, стареене или други металургични ефекти, които подобряват механичните свойства на материала, като например намаляване на твърдостта, увеличаване на жилавостта или намаляване на риска от водородно напукване; трябва да се потърси съвет от специалист относно времето и температурите, необходими за тези процеси.

PWHT може също така да окаже влияние върху микроструктурата на заваръчния метал, като спомогне за неговото усъвършенстване. Това може да подобри характеристиките на умора на заваръчните шевове, което води до постигане на по-благоприятни условия.

В много случаи обаче решението за използване на PWHT не се определя единствено от характеристиките на заваръчния шев, а от други фактори, като например химически изисквания и/или изисквания за дебелина на специфични норми или стандарти. Следователно, когато се взема това решение, то трябва да се съпостави с разходите и потенциалните неблагоприятни последици; кодовете за съдове под налягане и тръбопроводи често изискват PWHT за заваръчни метали с определена дебелина, докато в други случаи податливостта към корозионно напукване под напрежение определя необходимостта от PWHT.

Дуктилност

Дуктилността се отнася до способността на материала да се деформира пластично (т.е. да се разтяга и огъва, без да се разрушава), за разлика от еластичната деформация, която може да се обърне при премахване на напрежението. Повечето метали са относително пластични; изтеглянето на тел или на листове се улеснява благодарение на металните връзки, които позволяват на повтарящите се атоми да се приплъзват един по друг при разтягане или оформяне, докато по-крехките материали са склонни да се напукват в точките, където се концентрират сили.

Податливостта на податливост е характеристика на материала, която измерва колко лесно металът може да бъде оформен в тънки листове или други форми - основно качество в производствените приложения, включващи малки, тънки компоненти, каквито се срещат в космическите или автомобилните части.

Въпреки че пластичността и коваемостта могат да бъдат измерени с различни техники, един от най-добрите и най-надеждни показатели е стандартното изпитване за якост на опън. При този метод плосък или кръгъл образец с участъци за захващане във всеки край и по-тънки участъци за измерване в средата (еквивалентни на кучешки кости или дъмбели), придържан здраво от горна и долна челюст, свързани към тензодатчик, се подлага на опън, приложен от източник на сила, и се разтяга до скъсване, като се получава крива напрежение-деформация, докато образецът се разтяга и след това се скъсва; деформацията в точката на скъсване служи като добър индикатор за пластичността на материала, въпреки че идентифицирането на пиковете може да се окаже предизвикателство в зависимост от качеството на формиране на образеца.