Varmebehandling efter svejsning

PWHT (Post Weld Heat Treatment) tjener til at afhjælpe og omfordele restspændinger, der er opstået under svejsningen. Desuden hærder den svejsematerialets mikrostruktur og spreder brint for at reducere risikoen for revnedannelse eller korrosion under brug.

PWHT ved højere temperaturer giver ikke kun spændingsaflastning, men også hærdning eller udfældning af svejsemetallet, hvilket resulterer i mindre hårdhed og bedre duktilitet.

Udglødning

Anløbning er en form for varmebehandling, der indebærer opvarmning af svejsningen under dens kritiske omdannelsestemperatur i en længere periode for at omfordele restspændinger, der er opstået under svejsningen, og som kan have resulteret i defekter som f.eks. sprødbrud eller forbedrede mekaniske egenskaber i den varmepåvirkede zone (HAZ) gennem reduceret skørhed og modtagelighed for korrosion.

Udglødning gør metal lettere at bearbejde ved at mindske dets hårdhed og øge dets duktilitet, hvilket gør det muligt at bruge mindre kraft, når man former eller stempler det. Det bruges ofte til at fremstille komplekse former til lavere omkostninger end ved brug af traditionelle bearbejdningsoperationer.

Afspænding er en anden almindelig PWHT-procedure, hvor svejsninger opvarmes under deres kritiske omdannelsestemperatur i et bestemt tidsrum for at aflaste restspændinger og forbedre svejsningens mekaniske egenskaber. Det er især nyttigt, når det bruges på svejsninger i trykbærende udstyr.

PWHT er måske ikke altid nødvendigt; nødvendigheden afhænger af sammensætningen og sejhedskravene til svejse- og grundmaterialer, der bruges i svejseopgaver, målt ved hjælp af Charpy-energiabsorptionstest. Desuden skal temperatur og tid styres omhyggeligt i PWHT, da for høj temperatur eller forlænget udblødningstid kan forårsage skørhed eller overblødgøring, hvilket forringer styrken af slukkede og anløbne materialer betydeligt.

Normalisering

Normalisering er en kompleks proces, der er designet til at forfine mikrostrukturen i stål og jernholdige metaller. Målet er reduceret kulstofindhold, øget duktilitet og forbedret styrke samt mindsket risiko for svejserelaterede revner eller brud. Normalisering er en integreret del af svejseforberedelsen, men skal håndteres af erfarne virksomheder for at opnå de bedste resultater.

Konventionelle svejseprocesser producerer betydelige restspændinger i både svejsemetaller og grundmaterialer, som kan nå niveauer, der nærmer sig deres flydespænding under visse forhold, hvilket fører til transgranulært brud i svejseområder og generel strukturel svigt. Det kan give betydelige restspændinger i både svejsninger og grundmaterialer, hvilket skaber restspændinger af en betydelig størrelse, der nærmer sig flydespændingen eller flydespændingen for begge materialer, hvilket medfører generelt svigt i begge svejsede strukturer.

Varmebehandling efter svejsning (PWHT) er nødvendig for at eliminere sprøde restspændinger. Nuværende fabrikationsstandarder for trykbeholdere og rør kræver PWHT, når svejsetykkelsen overskrider visse grænser, afhængigt af både dens Charpy-energiabsorptionsegenskaber og den forventede driftstemperatur.

PWHT-grænserne er ret konservative, og der kan være masser af plads til undtagelser. Valg af passende temperaturer og tider for varmebehandling er dog af afgørende betydning, da det vil påvirke anløbning, udfældning eller ældning af uædle metaller samt den endelige trækstyrke og sejhed af svejsede samlinger.

Køling

Konventionelle svejseprocesser producerer betydelige restspændinger i svejsninger, der under omstændigheder med stor tilbageholdenhed kan nærme sig flydespændingen for grund- og svejsematerialer. Varmebehandling efter svejsning (PWHT) hjælper med at afhjælpe og omfordele disse restspændinger samt hærde svejsemetallets mikrostruktur, mens brint spredes for at forhindre brintinduceret revnedannelse i svejste områder.

PWHT (Pressure Wash Heating Treatment) indebærer opvarmning af dele af (eller hele) svejsningen til høje temperaturer i ca. en time pr. tomme tykkelse, normalt i mindst en time pr. svejsning. Svejsninger, og ofte også et område omkring dem på begge sider, nedsænkes i dette opvarmede miljø for at give restspændinger mulighed for at slappe af og fordele sig mere jævnt over hele kroppen.

Der bør søges specialistrådgivning om passende svejsetemperaturer og -tider for forskellige ståltyper for at forhindre anløbning eller ældning, der reducerer sejhed eller duktilitet, hvilket kan kompromittere svejsningens styrke over for spændingsbelastninger og udmattelsesbelastninger og føre til brud på grund af skørhed.

Nuværende regler for trykbeholdere og rørledninger foreskriver, at enhver svejset komponent ikke må overskride en bestemt tykkelsesgrænse, som normalt bestemmes af materialets egenskaber ved Charpy-test. Desværre er dette begrænsende tykkelseskriterium dog baseret på konservative antagelser; der findes afvigelser. I nogle tilfælde kan det endda bruges til at opnå fritagelse fra PWHT-krav; men det skal gøres på en sikker måde.

Forberedelse

Varmebehandling efter svejsning (PWHT) er en proces, hvor dele af en svejsning opvarmes til høje temperaturer i en længere periode for at aflaste restspændinger og hærde svejsemetallets mikrostruktur. Det reducerer brintinduceret revnedannelse og spændingskorrosion ved at styrke styrke og duktilitet - hvilket potentielt kan afbøde virkningerne af brintinduceret revnedannelse eller spændingskorrosion.

Konventionelle svejseprocesser genererer betydelige restspændinger i en svejsning, der ofte nærmer sig dens flydespænding, hvilket skaber betydelige trækrestspændinger overalt. PWHT mindsker disse trækrestspændinger gennem plastiske deformationsmekanismer som krybning og spændingsdiffusion, så de kan fordeles mere jævnt over svejseområdet.

De fleste nuværende designregler for rør og trykbeholdere kræver PWHT op til en grænseværdi for tykkelsen, afhængigt af stålkvalitet/sammensætning/svejseforhold/sandsynlig fejltilstand. Mens PWHT reducerer restspændinger betydeligt, kan de ikke helt forsvinde, selvom PWHT anvendes.

PWHT er velegnet til komponenter med en langstrakt form, som f.eks. omkredssvejsninger på rør eller lukkesvejsninger på lange trykbeholdere. For at gennemføre denne form for PWHT svejses komponenten omkring et element, der opvarmes via induktionsteknologi - denne opvarmningsmetode er meget hurtigere end traditionelle brændere eller elektriske modstandsvarmere.