PWHT - et nødvendigt trin i svejseprocessen

PWHT (varmebehandling efter svejsning) er en integreret del af svejsningen, der reducerer restspændinger og tempererer den varmepåvirkede zone samt forbedrer svejsningens duktilitet for at undgå koldrevnedannelse.

PWHT involverer opvarmning af et materiale til en nøjagtig temperatur i en længere periode og derefter gradvis afkøling over tid. Det er en kompliceret proces, der kræver specialudstyr og -faciliteter.

Udglødning

Opvarmningsmetoden og den hastighed, hvormed metallet afkøles, har en enorm indflydelse på dets endelige egenskaber. Erfarne eksperter ved præcis, hvordan de skal afbalancere disse variabler for at omdanne almindeligt metal til projektspecifikke materialer, der opfylder alle dine specifikationer.

Udglødning blødgør materialets struktur ved at øge dets duktilitet og mindske dets hårdhed - hvilket gør det mere bearbejdeligt. Denne proces involverer opvarmning af et materiale over dets omkrystalliseringstemperatur, før det gradvist afkøles med en ubestemt hastighed for at omfordele atomer og lindre indre spændinger.

Koldbearbejdning af stål- og jernmaterialer bruges ofte til at reducere indre spændinger forårsaget af deformation, samtidig med at de omformes uden forvrængning eller revnedannelse. Denne teknik kan afhjælpe indre spændinger forårsaget af deformation.

Udglødning er også et afgørende trin i fremstillingen af mange kritiske komponenter, der bruges i industrier som energiproduktion og olie- og gastransport, samt medicinsk udstyr som kirurgiske instrumenter i rustfrit stål. Udglødning sikrer pålidelige svejsninger på rør, der bruges til at transportere olie eller brændstof over vanskeligt terræn og høje trykniveauer; for eksempel skal rør, der bruges til at transportere brændstof, kunne modstå uvejsomt terræn med stort tryk, så de udglødes typisk før brug for at sikre holdbare svejsninger, der kan modstå sådanne krav.

PWHT-udglødning kan også hjælpe med at forbedre de fysiske egenskaber af svejsningens varmepåvirkede zoner (HAZ), herunder reduceret skørhed og tendensen til, at metalkomponenter udfældes eller størkner i den, hvilket forbedrer styrken af svejsede materialer generelt. Desuden forbedrer forædling af kornstrukturen de mekaniske egenskaber ved yderligere varmebehandlinger eller koldbearbejdning.

Normalisering

Normalisering er en varmebehandlingsproces, hvor metal opvarmes til temperaturer lidt over udglødning og derefter langsomt køles ned igen for at forbedre dets mekaniske egenskaber og reducere hårdheden, samtidig med at duktiliteten øges og risikoen for revnedannelse mindskes. Det er almindeligt anvendt på varmvalsede stålplader, smedegods, støbegods samt nikkelbaserede legeringer.

Spændingsaflastning er en varmebehandling, der er designet til at afhjælpe restspændinger i et objekt. Denne proces kan udføres under den minimale omdannelsestemperatur. Spændingsaflastning kan bruges til at aflaste spændinger forårsaget af svejsning samt processer som anløbning, slukning og ældning samt til at fjerne brint fra svejsede dele.

PWHT er en vigtig proces for mange typer udstyr, herunder trykbeholdere og rør. Den reducerer risikoen for sprøde brud, forbedrer sejheden og kan reducere spændingskorrosion, men processen kan være både dyr og tidskrævende.

Hvis en komponent udsættes for PWHT, er det vigtigt, at den understøttes for at undgå unødvendig forvrængning. Det kan gøres ved hjælp af bukke, der er specielt formet til at passe til delen og har en jævn afstand; desuden skal understøtningerne være lavet af materialer, der svarer til dens varmeudvidelseskoefficient for at opnå maksimale resultater.

Inspektion efter behandling

Svejsning er en integreret del af mange industrier, men kan alligevel svække materialer over tid. For at beskytte materialernes styrke bør varmebehandling efter svejsning (PWHT), ofte kaldet post-weld heat treatment eller PWHT, udføres regelmæssigt, efter at svejsningen er afsluttet. PWHT hjælper med at reducere restspænding, kontrollere hårdheden og forbedre funktionaliteten, samtidig med at restspændingen mindskes, hvis den udføres forkert; for at sikre succes bør den altid udføres af uddannede specialister i PWHT-behandling.

PWHT-svejsninger opvarmes over deres lavere kritiske transformationstemperatur og holdes der i en bestemt periode. Genopvarmning og afkøling får materialerne til at udvide sig og afhjælpe svejsespændinger. Denne proces er ofte påkrævet af branchekoder for metaller som kulstofstål, arbejdshærdet stål og højlegeret stål.

PWHT øger materialernes duktilitet og mindsker deres følsomhed over for spændingskorrosion, samtidig med at de styrkes ved at omfordele restspændinger mere jævnt og homogenisere deres mikrostruktur. Denne proces er især nyttig for svejsedele, der udsættes for høje temperaturer eller korrosion; lasersvejsede NiTi-prøvers udmattelsesmodstand er forbedret efter at være blevet behandlet gennem PWHT; se figur 37, der viser forskelle i superelastiske cykluskurver for begge typer. Dette kan tilskrives, at der dannes Ni4Ti3-udfældninger i lysbueområdet, som blødgør grovkornede områder og gør dem mindre sårbare over for spændingskorrosion og spændingskorrosion.

Omkostninger

PWHT-testning kan være både tidskrævende og dyr, men dens virkninger kan have alvorlige konsekvenser for fremtidige problemer og kontraktlige konflikter. Derfor skal der implementeres en effektiv kvalitetskontrolmetode for PWHT; konventionelle ikke-destruktive testmetoder (NDT) opfylder ikke dette behov.

Dette studie havde til formål at undersøge både den økonomiske og mekaniske levedygtighed af lokal varmebehandling efter svejsning (PWHT) af afstivede pladeelementer, som findes i stålbroer. Vi estimerede omkostningerne til ovnopvarmning samt lokale PWHT-behandlinger; deres effekter på restspænding blev derefter sammenlignet. Termisk elastisk-plastisk finite element-analyse viste, at lokal PWHT havde et effektivt resultat med hensyn til at reducere maksimal trækspænding samt deformationer uden for planet.

Varmebehandling efter svejsning (PWHT) er et kritisk trin i metalindustrien til anvendelser som rørledninger, trykbeholdere, lagertanke og offshore- og onshore-platforme. PWHT-processer har til formål at aflaste restspændinger, øge duktiliteten og afhjælpe svejseinducerede spændinger samt forbedre metallurgiske egenskaber ved anløbning, udfældning eller ældning af svejsninger gennem varmebehandlinger efter svejsning.