Tepelné zpracování po svařování

PWHT snižuje zbytková napětí, zlepšuje mechanické vlastnosti a zvyšuje korozní odolnost svařenců, což zvyšuje jejich spolehlivost jako svařovaných konstrukcí. Před zahájením ošetření PWHT je však nutné pochopit všechna jeho omezení a potenciální nebezpečí.

PWHT (Pressure Wash Heat Treating) je proces zahřívání oceli na teplotu, která je nižší než její transformační rozsah, a její udržování po delší dobu. Tento technický obor vyžaduje odborné znalosti a vybavení.

Úleva od stresu

Tepelné zpracování po svařování (PWHT), známé také jako odstranění napětí po svařování, snižuje a přerozděluje zbytková napětí ve svarech a zároveň zlepšuje jejich mechanické vlastnosti, jako je tažnost a houževnatost. PWHT zahrnuje zahřátí kovu na přesnou teplotu po delší dobu - ta však musí zůstat pod teplotou přeměny, aby nedošlo k poškození vlastností materiálu.

Vnitřní pnutí často vznikají při výrobních procesech, jako je obrábění, lisování a svařování. To vede k deformaci součástí, kterou je třeba odstranit, aby je bylo možné používat. PWHT poskytuje mechanismus tepelného odlehčení, který může tato pnutí zmírnit, aniž by se změnily jejich fyzikální vlastnosti.

Všimněte si, že proces uvolňování stresu může být ovlivněn prostředím. Vysoká vlhkost nebo působení chemikálií může změnit proces PWHT a snížit účinnost zbytkového uvolňování napětí, což zvyšuje riziko selhání svaru i riziko koroze.

PWHT nejen snižuje zbytkové napětí, ale může také chránit před korozí. Pokud je kov vystaven současně namáhání a korozi, může se stát náchylným ke vzniku korozních trhlin v důsledku nerovnováhy mezi tahovými napětími a pružnou deformací struktury materiálu. Odlehčení napětí během PWHT tomu zabrání tím, že sníží tahová napětí a zároveň zvýší pružnou deformaci, čímž zcela zabrání vzniku korozních trhlin.

Mechanické vlastnosti

Protože při svařování vznikají velké teplotní gradienty mezi svarovým kovem a základním materiálem, mohou zbytková napětí ve svarovém materiálu snížit jeho pevnost. Ke zmírnění těchto napětí a zlepšení mechanických vlastností lze použít tepelné zpracování po svařování (PWHT) - tento proces se běžně označuje jako PWHT.

PWHT zahrnuje ohřev svařovaného materiálu pod jeho nižší kritickou teplotu přeměny a jeho udržování po stanovenou dobu, obvykle se provádí u tlakových nádob a jiných zařízení, která vyžadují vysokou úroveň bezpečnosti a spolehlivosti. Může pomoci snížit křehké lomy ve svarech a zároveň zvýšit jejich tahové vlastnosti.

Je však třeba mít na paměti, že PWHT může také zhoršit některé mechanické vlastnosti, včetně rázové houževnatosti a tažnosti svarů, nicméně její výhody zůstávají značné.

Bylo prokázáno, že PWHT významně zlepšuje mechanické vlastnosti svařovaných NiTi materiálů, zejména lokalizaci plastické deformace v hrubozrnných oblastech, jako je HAZ a FZ, potlačením tvorby dislokací a snížením aktuační deformace v těchto oblastech; tento účinek se přisuzuje rozpouštění zpevňujících g-fází během PWHT.

Odolnost proti korozi

Tepelné zpracování po svařování (PWHT) nebo tepelné zpracování po svařování je proces prováděný po svařování, který zajišťuje shodu s průmyslovými předpisy a specifikacemi a snižuje riziko koroze. Jedná se o nedílný krok, který musí proběhnout, pokud mají materiály splňovat průmyslové specifikace a zároveň se proti ní chránit.

Tepelné zpracování zahrnuje zahřátí svarového kovu na určitou teplotu a jeho pomalé ochlazení, aby se uvolnila zbytková napětí vzniklá při svařování a zabránilo se vzniku trhlin vyvolaných vodíkem (HIC). Kromě toho může toto ošetření zlepšit mechanické vlastnosti vytvořením homogennějšího materiálu se sníženou tvrdostí.

Normalizace spočívá v zahřívání materiálu při vyšších teplotách po delší dobu než při žíhání, což umožňuje dosáhnout jemnější struktury zrn vhodné pro použití s vyšší pevností. Je však třeba mít na paměti, že některé konstrukce nemohou být podrobeny normalizačnímu PWHT z důvodu, že velké a složitě tvarované součásti nejsou schopny udržet se při teplotě namáčení; to by pravděpodobně způsobilo katastrofické prohnutí a deformaci. Proto by se PWHT měla provádět pouze na součástech, které lze snadno podepřít; příkladem může být drážkovaný konec tlakové nádoby, protože tento typ součásti by byl vynikajícím kandidátem pro normalizační PWHT. PWHT s opětovným rozpouštěním lze použít k rozpuštění karbidů chromu nacházejících se podél hranic zrn mezi delta feritem a austenitem, které by mohly zhoršit odolnost proti důlkové korozi duplexní nerezové oceli (DSS).

Podmínky prostředí

PWHT je nezbytným krokem při navrhování a údržbě mnoha ocelových konstrukcí, jako jsou tlakové nádoby, potrubní zařízení, mosty a plošiny na moři. PWHT snižuje praskání vlivem prostředí tím, že snižuje zbytková napětí ve svarech a popouští mikrostrukturu svarového kovu, přičemž zvyšuje houževnatost pro lepší odolnost proti zatížení a podmínkám prostředí, kterým bude svarová sestava vystavena během své životnosti.

PWHT je obvykle vyžadována v konstrukčních aplikacích zahrnujících uhlíkové oceli s tloušťkou přesahující předpisem definovanou mez a nízkolegované oceli, aby se snížilo zbytkové napětí způsobené svařováním, které by jinak mohlo vést k iniciaci trhlin a případnému křehkému lomu. Proces zahrnuje předehřev, namáčení, ohřev na cílovou teplotu a řízené chlazení, aby se minimalizovaly deformace nebo zbytková napětí v přilehlých oblastech svaru.

Po opravách a úpravách svarů v tlakových nádobách a potrubních systémech se často používá lokální PWHT, jako jsou bodové konfigurace nebo konfigurace s býčími oky. Pečlivé navrhování konfigurací lokální PWHT je klíčem k zabránění deformaci, praskání a dalším poškozením, která prodlužují dobu odstávky opravy; pokročilé tepelně-mechanické analýzy konečných prvků konfigurací lokální PWHT a jejich stavů zbytkového napětí mohou pomoci dosáhnout tohoto výsledku.