Varmebehandling efter svejsning

Varmebehandling efter svejsning, også kaldet PWHT, reducerer og omfordeler de restspændinger, der opstår ved svejsning, samtidig med at den muliggør, at der i visse materialer kan finde hærdnings-, udfældnings- og ældningsprocesser sted.

Disse ændringer i materialets kemiske sammensætning bidrager til at reducere restspændinger og øge dets styrke, hvilket i sidste ende aflaster materialet under svejseprocesser og forhindrer, at der opstår unødvendige spændinger i materialet. Det er afgørende at udføre PWHT korrekt i overensstemmelse med svejseprocesserne og materialets styrke for at sikre aflastning og fjerne spændinger under denne proces.

Reduktion af restspænding

Varmebehandling efter svejsning (PWHT) bidrager til at mindske restspændinger forårsaget af svejsning ved at hæve materialets temperatur i et passende tidsrum (normalt 1 time pr. tomme tykkelse).

Restspændingsniveauer kombineret med belastningsspændinger kan overskride et materiales konstruktionsgrænser, hvilket øger dets modtagelighed for sprød brud. For at forhindre dette anvendes der ofte PWHT, inden svejste emner udsættes for udmattelsesbelastning.

Undersøgelser, der sammenligner udbredelsen af udmattelsessprækker i Ti-6Al-4V-prøveemner, der er svejset ved lineær friktionssvejsning med og uden PWHT, har vist, at forskydningskomponenterne i den indre restspænding, især inden for svejsningens midterzone (WCZ), bidrager til, at udmattelsessprækker afviger fra de ønskede forløb; men når prøverne behandles ved 750 °C, sænker PWHT disse spændingskomponenter betydeligt, hvilket giver bedre spændingsafslapning og afspænding.

Reduktion af spændingskorrosionssprængning (SCC)

SCC adskiller sig fra konventionel korrosion ved, at den angriber metalets mikrostruktur i stedet for blot at slibe materialet væk, hvilket efterlader fine revner, der hurtigt breder sig og forårsager katastrofale brud. Revnedannelse skyldes ofte trækbelastning kombineret med udsættelse for stærkt korrosive miljøer som H₂S eller klorider.

Fremstillingsprocesser som svejsning, koldbearbejdning og valsformning kan udsætte materialer for indre trækspændinger, der nærmer sig deres flydespænding, hvilket kan føre til udvikling af spændingskorrosionsrevner (SCC) i et aggressivt korrosivt miljø. pwht kan bidrage til at mindske SCC ved at aflaste interne spændingskoncentrationspunkter, såsom skarpe hjørner eller indhak, der fungerer som startsteder for revnedannelse – og ved at aflaste disse indre spændinger.

SCC kan også reduceres gennem omhyggelig konstruktionsplanlægning, der fremmer en jævn belastningsfordeling for at fjerne spændingskoncentrationer og minimere udsving i belastningsforholdene – begge faktorer, der bidrager til at begrænse spændingsinduceret revnedannelse.

Forbedring af mekaniske egenskaber

Ud over at aflaste og omfordele restspændinger kan korrekt PWHT også forbedre de mekaniske egenskaber, såsom duktilitet og sejhed, betydeligt. Dette skyldes i høj grad effekter som temperering, udfældning eller ældning, som mindsker materialets hårdhed, hvilket øger duktiliteten og samtidig gør det mere modstandsdygtigt over for revnedannelse.

PWHT-teknologien kan bidrage til at øge brudsejheden ved at fremme dannelsen af nåleformet martensit i stedet for ferrit ved korngrænserne, hvilket medfører en betydelig reduktion af plasticiteten i svejsemetallet og en forøgelse af konstruktionernes udmattelsesmodstand.

Ved at følge de bedste fremgangsmåder, der tager højde for det pågældende materiale og dets styrke, kan PWHT-processer tilpasses med henblik på at opnå maksimal spændingsaflastning. Dette indebærer valg af en effektiv varmebehandlingsmetode med passende opvarmnings- og afkølingshastigheder samt anvendelse af egnet udstyr og faciliteter; overvågning af temperaturen; opretholdelse af en acceptabel svejsetemperatur under svejseprocesserne; samt indførelse af kvalitetskontrolforanstaltninger for at opretholde kvalitetsstandarderne.

Øget holdbarhed

Uanset hvilket projekt der er tale om – trykbeholdere, rørledninger eller komponenter til luftfartsindustrien – er PWHT en gennemprøvet teknik til at øge svejsesamlingers holdbarhed ved at afspænde restspændinger og forbedre de mekaniske egenskaber. I korrosive miljøer mindsker den også risikoen for spændingskorrosionsbrud ved at afspænde restspændingerne, inden de omfordeles, og derved forhindrer den, at der opstår transgranulære brud. Når det udføres korrekt, afspænder det også restspændingerne for at forhindre, at spændingskorrosionsbrud opstår, og i sidste ende forekommer spændingskorrosionsbrud sjældnere.

PWHT muliggør, at der opstår tempererings-, udfældnings- eller ældningseffekter, som kan reducere hårdheden og samtidig øge duktiliteten og brudmodstanden i de nysvejsede materialer. Fraktografisk analyse af NiTi-tråde viser, at varmebehandlingen resulterer i glattere brudflader end hos de nysvejsede tråde – uden flodmønstre.

Vær opmærksom på, at forkert anvendelse af varmebehandling kan nedsætte svejsningernes trækstyrke, krybestyrke og haksejhed betydeligt samt øge deres modtagelighed for brintspaltning. Derfor må PWHT kun udføres i henhold til en fastlagt procedure med definerede opvarmnings- og afkølingshastigheder, temperaturområder og varigheder.