Tepelné zpracování po svařování (PWHT)

Tepelné zpracování po svařování (PWHT) je nedílnou součástí procesu, který snižuje zbytková napětí při svařování a minimalizuje křehký lom. V závislosti na požadavcích projektu může být PWHT podle svařovacích předpisů a nařízení také povinná.

Procesy PWHT mohou být časově i pracovně náročné a vyžadují specializované vybavení a zařízení i přísná opatření pro zajištění kvality.

Žíhání

Žíhání je jednou z nejpoužívanějších tepelných úprav. Tato technika spočívá v zahřátí obrobku na vysokou teplotu a následném pomalém ochlazení, což umožní atomům v kovu změnit své uspořádání, uvolnit napětí a obnovit tažnost. Žíhání je důležitým krokem při PWHT, který snižuje riziko vzniku trhlin nebo prasklin během následných mechanických procesů; navíc je často nezbytné pro některé projekty v (petro)chemickém průmyslu, při stavbě kotlů a v pobřežním průmyslu.

Žíhání může také zlepšit fyzikální vlastnosti tepelně ovlivněných zón svaru (HAZ). Při svařování dochází k tuhnutí roztavených materiálů na obou stranách svarového spoje, čímž vznikají oblasti náchylné ke korozi, které jsou náchylné k lámání a křehnutí. Snížením teploty tání žíháním žíhání tyto problémy výrazně omezuje.

Žíhání na uvolnění napětí se používá ke zmírnění vnitřních pnutí způsobených obráběním za studena a tepelným cyklováním u velkých odlitků, svařovaných dílů a kusů tvářených za studena. Tato metoda zahrnuje jejich přesné zahřátí na cílovou teplotu před zahájením pomalého ochlazování, které řídí rychlost ochlazování.

Rekrystalizační žíhání (RCA) je technika, která podporuje tvorbu nepoškozených zrn ve struktuře slitiny jejím zahřátím nad kritickou teplotu a následným pomalým ochlazováním, přičemž deformovaná zrna jsou nahrazena novými, nedeformovanými, čímž se snižuje tvrdost kovu a zvyšuje se redukce tvrdosti. Rekrystalizační žíhání může také pomoci zjemnit mikrostrukturu a velikost zrn materiálů, čímž se dále sníží tvrdost a současně se zjemní mikrostruktura.

Normalizace

Během svařování dochází k teplotním gradientům mezi oblastí svaru a okolním materiálem, což vede k nárůstu zbytkového napětí, které může v kombinaci s namáháním při zatížení způsobit selhání svaru a korozní praskání. PWHT tato zbytková napětí zmírňuje, zlepšuje houževnatost a tažnost svařovaných materiálů a zároveň zvyšuje jejich odolnost proti praskání - což je požadováno ve většině předpisů a specifikací pro tlakové nádoby a potrubí.

Normalizace je způsob tepelného zpracování, při kterém se kov zahřeje na kritickou teplotu a poté se ochladí na vzduchu, přičemž při ochlazování vzniká perlit, martenzit a ferit, což mu pomáhá zachovat si houževnatost i po ochlazení a zároveň snižuje deformace a zvyšuje pevnost. Normalizace se doporučuje zejména u ocelí vystavených vysokému obsahu soli nebo povětrnostním vlivům, protože je chrání před korozním praskáním.

PWHT závisí na několika faktorech, včetně chemického složení a tloušťky materiálu. Některé předpisy ji vyžadují pouze v případě, že tloušťka přesáhne stanovenou hodnotu; v jiných případech je nutná kvůli náchylnosti materiálu k praskání vyvolanému vodíkem; lokální tepelné zpracování po svařování lze často provést zahřátím prstencového pásu obklopujícího svarový spoj.

Řízení teploty

V průběhu svařování vznikají mezi svarem a základním materiálem teplotní gradienty, které mohou narůst na nepřijatelnou úroveň a vést k vodíkem indukovanému praskání (HIC) nebo koroznímu praskání (SCC). PWHT může pomoci zmírnit tato napětí a zvýšit korozní odolnost svařovaných součástí.

PWHT zahrnuje zahřívání svařovaného materiálu na teploty nižší, než je jeho počáteční teplota přeměny, a jeho postupné ochlazování s cílem uvolnit vnitřní pnutí a vytvořit homogennější strukturu kovu při současném snížení tvrdosti a zlepšení mechanických vlastností.

Je třeba věnovat pozornost nastavení a kontrole teplotních tolerancí PWHT, doby při teplotě a rychlosti ohřevu, aby se minimalizovaly nepříznivé účinky, jako je křehnutí, přílišné měknutí, praskání při opětovném ohřevu a deformace. Teploty PWHT navíc nesmí překročit limity uvedené v kvalifikačních specifikacích svařovacího postupu.

PWHT může být složitou a časově náročnou součástí svařovacího procesu, což zvyšuje složitost i náklady na časový plán a náklady projektu. Přestože je obtížné jej kontrolovat a vyžaduje vysokou úroveň dovedností pro dosažení optimálních výsledků, nedostatečné monitorování nebo kontrola kvality by mohly vést k nekvalitním výsledkům, což by dále zvýšilo náklady a časový harmonogram. Opakované cykly ohřevu/chlazení mohou navíc u některých slitin způsobit tepelnou únavu, která výrazně zkracuje jejich životnost; 6zónový regulátor teploty Ramp/Soak PWHT společnosti Libratherm může pomoci tyto obavy zmírnit udržováním vhodných teplot v průběhu celého procesu tepelného zpracování.

Monitorování

Monitorování je nedílnou součástí každé intervence, projektu nebo politiky. Pomáhá identifikovat problémy a informovat o rozhodování a zároveň zajišťuje, že intervence jsou prováděny správně a dosahují požadovaných výsledků. Monitorování vyžaduje shromažďování údajů po celou dobu trvání programu nebo politiky, aby se zajistila jejich úspěšnost.

Montáž může být u rozsáhlých projektů vyčerpávající a časově náročná. Náročné může být i nalezení vyškoleného personálu, který by tento proces řídil. Kromě toho mohou cykly zahřívání a chlazení poškodit některé materiály, pokud nejsou kontrolovány; to by mohlo způsobit deformaci nebo pokřivení svařovaných součástí, ovlivnit jejich rozměrovou přesnost nebo strukturální integritu a vyžadovat další kontroly a opravy pro obnovení správné funkce zařízení.

Postupy PWHT mohou pomoci zmírnit tyto problémy a minimalizovat riziko poruch tlakových zařízení tím, že zvyšují odolnost proti koroznímu praskání, snižují riziko deformace a prodlužují životnost zařízení. Ošetření PWHT je nezbytné v potrubích, jaderných elektrárnách a dalších prostředích, kde jsou svařované materiály vystaveny vysokým teplotám a prostředí bohatému na korozi - včetně ropovodů a plynovodů, jaderných elektráren a mnoha aplikací, kde mohou být svařované materiály vystaveny vysokým teplotám a prostředí bohatému na korozi - například ropovody a plynovody, kotle a zařízení strojírenské výroby na moři. Mnohá průmyslová odvětví využívají PWHT podle výrobních standardů; příklady zahrnují výroby v ropném a plynárenském průmyslu, které využívají postupy PWHT, včetně výrob v ropném a plynárenském průmyslu, zatímco jiné využívají specifické normy vyžadující její zahrnutí do výrob, jako je ropný a plynárenský průmysl, který využívá výrobní standardy PWHT, které musí využívat PWHT při výrobě svařovaných součástí materiálů, jako jsou kotle a zařízení leteckého průmyslu, strojírenské výroby atd. ec t výroby atd. vyžadující výrobu PWHT, jako jsou kotle a zařízení leteckého průmyslu, strojírenské kotle a offshore.