Термичната обработка след заваряване повишава трайността на легираната стомана

Заваряването създава термични и механични напрежения, които могат да доведат до деформация, корозия или разрушаване на заварените помежду си метали. Термичните обработки след заваряване, като отгряване за разтваряне и отпусване, променят микроструктурата на метала с цел да се намалят концентрациите на напрежение, които се образуват след заваряването, като в крайна сметка удължават експлоатационния срок.

Термичната обработка след заваряване (PWHT) може да се извършва по различни начини в зависимост от мащаба на проекта и условията на обекта. Пещите дават най-добри резултати при обработката на по-големи детайли, като например съдове под налягане; нагревателните подложки с резистивно нагряване и индукционните намотки са по-подходящи за обработката на конкретни зони на заварките, като например тръбопроводи.

Облекчаване на стреса

Отстраняването на напреженията е неразделна част от много стандарти за съдове под налягане и тръбопроводи. Методът PWHT включва постепенно нагряване на цялата заварена стоманена конструкция до максималната ѝ температура, което позволява разширяване и освобождаване на остатъчните напрежения от заваряването. PWHT може също така да намали нивата на твърдост, като по този начин подобри издръжливостта и пластичността.

PWHT е необходимо поради образуването на високи вътрешни напрежения в заварените конструкции, които надвишават проектните напрежения, в резултат на термичните градиенти, възникващи по време на заваряването на заваръчния метал и основния материал. PWHT включва нагряване на заварените конструкции до температурите за PWHT за определено време, след което се извършва равномерно охлаждане; познаването на температурата за PWHT за легирана стомана гарантира оптимални резултати при нагряването и охлаждането; внимателният й подбор ще доведе до успешни резултати.

Микроструктурни промени

Термичната обработка след заваряване (PWHT) променя състава на заваръчния метал по начин, който повишава удароустойчивостта. Наблюденията с сканиращ електронен микроскоп (SEM) разкриха иголовидни и зърнести вторични преципитати в заваръчния метал, които бяха идентифицирани чрез електронна дифракция в избрана област като “MC карбиди”, с кубична ориентация от типа „куб върху куб“ спрямо матрицата.

Лан и съавтори проучиха влиянието на заваряването и термичната обработка след заваряване (PWHT) върху микроструктурата на Hastelloy N с гранична якост 760 MPa. Заварките, получени чрез двете техники, показаха ламелен мартензит с разпръснати микрокарбидни съставки; тези, изработени чрез LBW заваряване, съдържаха груб бейнит. След термичната обработка след заваряване (PWHT) много от микрокарбидните частици се фрагментираха и се преразпределиха из целия заваръчен шев, създавайки зърнест груб бейнит, богат на V, Ni и Mo.

Guo и съавтори проучиха влиянието на лазерното заваряване без добавъчен метал върху микроструктурата на стоманата S960MC. Заварените образци показаха микроструктура от типа SCHAZ, състояща се от нискокачествен бейнит; ICHAZ с области от високо въглероден и автотемпериран мартензит; както и FGHAZ, характеризираща се с едрозърнеста структура.

Устойчивост на корозия

Корозията е органичен процес, при който металите реагират с елементи от околната среда, което води до влошаване на техните свойства и целостта им, като с течение на времето те престават да функционират и структурата им се разрушава. Устойчивите на корозия материали като неръждаема стомана, алуминий и титан са разработени специално, за да противодействат на този процес на разрушаване.

Някои материали, като например неръждаемата стомана, притежават вродена устойчивост към корозия благодарение на химичния си състав. Хромът в сплавта образува тънък защитен оксиден слой върху повърхността, който не пропуска кислород и не му позволява да достигне до вътрешността на метала, като по този начин предотвратява образуването на ръжда. Освен това този пасивен и самовъзстановяващ се оксиден слой се възстановява, ако се появят драскотини или металът бъде надраскан или повреден.

Технологията за термична обработка след заваряване (PWHT) се използва за минимизиране на напреженията, възникващи по време на заваряването, които могат да допринесат за корозията на неръждаемите стомани и други сплави. Чрез смекчаване на тези напрежения и подобряване на устойчивостта срещу корозия в заварените конструкции, PWHT може да ги намали и да повиши износоустойчивостта на легираните заварки чрез намаляване на остатъчните напрежения, подобряване на разпределението на легиращите елементи и намаляване на порьозността в заварките – като по този начин допринася за по-голяма устойчивост срещу корозия.

Дълготрайност

Издръжливостта е от първостепенно значение при строителството на мостове и морски платформи, а термичната обработка преди и след заваряването гарантира, че вашият проект ще издържи на екстремни температури, корозия, умора на материала и други въздействия, без да се повреди или да се влоши състоянието му с течение на времето.

PWHT спомага за предотвратяване на напуквания, причинени от водород, за намаляване на термичните градиенти, за подобряване на заваряемостта и качеството на заварката, за повишаване на пластичността, за отпушване на зоната на заварката и за защита на заварчиците. Освен това PWHT може да намали разпръскването на метал и деформациите при заваряване, като по този начин повиши производителността.

Температурите при термичната обработка след заваряване (PWHT) зависят от състава на материала и експлоатационните условия, като термични цикли, излагане на корозия и умора на материала. Неадекватният контрол на температурата компрометира целостта на заварката и намалява ефективността на обработката; ако това не се направи навреме, може да доведе до разрушаване на заварката или значително да намали ефективността. При работа с различни метали е особено важно градиентите и разпределението на топлината да се държат под контрол, така че всяка част от заварката да достигне целевата си температура за заваряване без деформации, напуквания, корозия или пукнатини и да се осигури образуването на перлит или ферит. TEAM предлага прецизни цикли на нагряване чрез съпротивително, индукционно и газово нагряване, които гарантират, че всеки инч и всяка ъгълче получават желаните цикли на нагряване, така че да не възникват температурни градиенти, а разпределението на топлината да гарантира, че всяка част от заварката получава желаните цикли на нагряване, за да се минимизират температурните градиенти и да се постигне възможно най-доброто качество и ефективност на заваряването за различни метали. За да се спазят прецизните цикли на нагряване на TEAM (съпротивително, индукционно или с пламък), се максимизира равномерността на нагряването, за да се минимизират температурните градиенти и разпределението на топлината, като по този начин се гарантира, че всички зони достигат желаната температура, което намалява деформациите, напукванията и корозията, като същевременно се насърчава образуването на фин перлит/ферит и т.н.