Термична обработка след заваряване

от Администратор88в свързани с продуктана Присъства на

Топлинната обработка след заваряване (PWHT) е широко практикуван процес при производството и ремонта на място, който се използва за намаляване на остатъчните напрежения, за да се смекчи твърдостта на заваръчния материал и да се увеличи якостта.

Изискванията за PWHT зависят както от материала на тръбата, така и от изискванията на кодекса ASME; в таблица 331.1.1 са дадени температурните диапазони за задържане на PWHT, приложими за различните материали в клауза 331.1.1.

Сила

Термичната обработка след заваряване (PWHT) е контролиран процес на нагряване и охлаждане, прилаган върху заварени компоненти за подобряване на механичните им свойства и намаляване на остатъчните напрежения. PWHT увеличава якостта и твърдостта на заварените материали, намалява дефектите на заварките и предпазва от напукване, подпомогнато от околната среда. PWHT също така стимулира движението на дислокациите в кристалните структури на заварените материали, като спомага за облекчаване на остатъчните напрежения и намаляване на концентрацията на напрежения. Тръбопроводите, подложени на натоварвания от околната среда, обикновено изискват ШИП; за подробно обсъждане на изискванията, специфични за различните тръбни материали, моля, вижте клауза 331.1.1 заедно с таблици 331.1.1, 331.1.2 и 331.1.3 в ASME B31.3.

Тази SEM снимка показва разликите в повърхностите на счупване между пробите, които са преминали термична обработка, и тези, които не са преминали такава. Термично обработените образци показват по-гладки повърхности на счупване, докато необработените показват крехък режим на счупване с речни шарки.

Издръжливост

Топлинната обработка след заваряване (PWHT) е процес на подгряване и охлаждане, използван за повишаване на якостта на заварените материали, намаляване на остатъчните напрежения и намаляване на риска от дефекти на заваръчния шев, като например напукване. PWHT е особено важно, когато тръбите са подложени на стрес или натоварване от околната среда, като например в нефтопроводи/газопроводи или атомни електроцентрали; специфични стандарти като раздел VIII на ASME често предвиждат изисквания за термична обработка след заваряване за тези видове приложения за тръбопроводи.

Процесите на PWHT обикновено използват контролиран профил на накисване при температури, които са по-ниски от температурата на първоначално преобразуване на материала, за да се сведат до минимум потенциалните отрицателни странични ефекти, като например напукване при повторно нагряване, деформации и загуба на якост. От решаващо значение е скоростта на рампата/накисването и температурата на задържане да се управляват ефективно, за да се постигнат успешни резултати от обработката.

SEM изображенията по-долу сравняват заварени образци от NiTi тел без и с обработка PWHT, като при последната се получават по-гладки повърхности на счупване без речни шарки по повърхностите на счупване. Установено е, че PWHT обработките значително намаляват чувствителността на материалите към напукване, подпомагано от околната среда, като същевременно увеличават експлоатационния живот.

Устойчивост на корозия

В условията на корозия заварените съединения могат да станат крехки и да се разрушат. PWHT спомага за намаляване на този риск чрез понижаване на нивата на напрежение в областта на заваръчните шевове; освен това подобрява устойчивостта срещу водородни повреди и други форми на корозия.

PWHT е утвърдена техника за увеличаване на издръжливостта на заварените конструкции в химически заводи, нефтени рафинерии и други промишлени съоръжения. Този процес помага да се сведе до минимум рискът от повреда на заваръчните шевове, като едновременно с това се увеличава якостта на материала чрез увеличаване на якостта на опън и на границата на провлачане. Освен това PWHT помага за предотвратяване на корозионното напукване под напрежение, както и на други форми на корозия в материалите.

Многобройните процеси на заваряване генерират остатъчни напрежения в зоната на заваряване, които надвишават границите на конструкцията на материала, което води до появата на пукнатини от умора. PWHT може значително да понижи тези остатъчни напрежения и да промени пътя/скоростта на разпространение на пукнатините.

Много заваръчни шевове на тръбопроводи изискват термична обработка на плазмените заварки (PWHT). PWHT може да намали податливостта на заваръчните шевове към металургична деградация, да повиши якостта и дуктилността и да увеличи корозионната устойчивост при агресивни условия на корозия. За съжаление, PWHT може да има отрицателни последици за заваряемостта и експлоатационните характеристики; поради това е от решаващо значение ползите и разходите за нея да се оценят задълбочено, преди да се предприеме тази обработка. В настоящия доклад изследваме произхода и основите на тази технология, както и настоящите изисквания и изключения от нея в ядрените експлоатационни среди.

Дълготрайност

Топлинната обработка след заваряване (наричана още намаляване на напрежението) е термичен процес, предназначен да намали риска от крехко разрушаване, причинено от остатъчните напрежения, създадени по време на заваряването. Остатъчните напрежения в зоните на заваряване могат да се комбинират с напрежения от натоварване, надхвърлящи проектните граници на материала, и да доведат до напукване, умора и в крайна сметка до крехко разрушение, ако не се вземат мерки; PWHT насърчава движението на дислокациите в кристалните структури, за да се освободят тези напрежения, и е необходимо винаги, когато има потенциал за напукване, подпомогнато от околната среда, в заваръчните съединения.

Изискванията за PWHT се определят от различни правила, като условията варират в зависимост от материала на тръбата и нейния номер в групата. ASME B31.3 съдържа задължителни разпоредби за PWHT в зависимост от състава на материала на тръбите; съществуват обаче изключения от задължителното изпитване, ако се конструират заварки, направени с по-дебели тръби, изработени от специфични заваръчни материали.

Изискванията за PWHT в тръбопроводите на електроцентралите стават по-малко съществени с увеличаване на диаметъра на тръбата при запазване на постоянна дебелина на стената, поради намаляващите стойности на тангенса на ъгъла между вектора на надлъжното напрежение и посоката на заваряване (theta "th"). По този начин остатъчните напрежения, създадени по време на заваряването, стават още по-голяма причина за безпокойство при дебелостенните тръби, отколкото при тънкостенните.