Varmebehandling efter svejsning

af admin88i produktrelateretpå Udgivet d.

Svejsning kan resultere i høje niveauer af restspænding, der kombineret med belastningsspændinger overstiger materialets flydespænding og fører til yderligere materialedeformation. For at minimere disse spændingsniveauer og mindske de negative virkninger af varmebehandling efter svejsning, skal varmebehandling efter svejsning udføres som en del af varmebehandlingsprocessen efter svejsning.

Branchekoder og specifikationer foreskriver typisk PWHT-behandling af specifikke materialer, når driftsbetingelserne opfylder dem; denne praksis ses ofte i olie- og gassektoren, den petrokemiske sektor og den nukleare sektor.

Reduktion af restspændinger

Restspændinger som følge af svejsning kan svække udstyret betydeligt og øge dets modtagelighed for spændingskorrosion. PWHT-processen reducerer disse spændinger for at undgå sådanne skader; det gøres ved at opvarme alle strukturer til en lavere kritisk transformationstemperatur i en længere periode, så alt effektivt opvarmes som en integreret enhed.

Pwht kan ikke sammenlignes med normaliserings- eller udglødningsprocesser, der bruges til at forbedre mekaniske egenskaber ved at ændre mikrostrukturelle egenskaber; men ligesom disse varmebehandlinger hjælper den med at reducere og omfordele restspændinger, der opstår under svejseprocesser.

Generelt fører højere spidstemperatur og længere udblødningstid til større reduktion af restspændinger. Det er dog vigtigt at huske, at for høje spidstemperaturer kan forvride komponenterne; for at beskytte deres form under pwht-behandlingen er det klogt at placere støttebukke med jævne mellemrum inde i beholderen.

I dette studie undersøgte vi effekten af diodestrømtilførsel på aflastning af restspændinger i lasersvejsede broer af rustfrit stål 316L ved hjælp af diodestrømtilførsel fra dioder. Vores resultater viste, at en in situ plasmavandopvarmningsproces reducerede restspændinger betydeligt sammenlignet med kontrolbroer; det så ud til at være tættere forbundet med den maksimale temperatur, der blev nået, snarere end opholdstid ved denne temperatur som forventet ud fra mekanismer til spændingsaflastning såsom udslettelse af dislokationer og krybning.

Øget sejhed

Ved høje temperaturer ændrer svejsning stålets mikrostruktur ved at øge hårdheden, mens sejheden og duktiliteten mindskes; dette kan give problemer, når det bruges i applikationer med høje niveauer af cyklisk stress, som f.eks. trykbeholdere og rør. PWHT kan hjælpe med at afbøde disse problemer ved at sænke hårdheden i svejsninger, mens sejhed og duktilitet kommer tættere på designspecifikationerne; desuden homogeniseres mikrostrukturen for at sænke spændingskoncentrationer og forhindre brud i svejsninger.

En almindelig tilgang til at vurdere, om svejsninger kræver PWHT, er at udføre en brudmekanisk analyse. Det indebærer, at der etableres relationer mellem påførte og resterende spændingsniveauer, fejlstørrelser, der kan undgå at blive opdaget under inspektion, materialeegenskaber (brudstyrke og flydespænding) og spændingsniveauer for at beregne minimumskrav til styrke for at forhindre svigt under belastning.

Denne tilgang kan dog nogle gange vise sig at være ineffektiv; resultaterne kan i høj grad afhænge af de nøjagtige omstændigheder, hvorunder svejsningen finder sted. For at opnå nøjagtige og reproducerbare resultater er det derfor vigtigt at bruge en veldefineret svejsegeometri med passende tilsatsmateriale for at opnå nøjagtige svejsninger.

PWHT kræver, at svejsninger understøttes korrekt under opvarmnings- og afkølingsprocesser for at minimere forvrængning, hvilket kan opnås ved hjælp af bukke, der er formet specielt til at passe til komponenter og sat med regelmæssige mellemrum i deres længde. For at sikre korrekt understøtning under disse processer skal der anvendes understøtninger af materiale med samme varmeudvidelseskoefficient, så de ikke forskydes under disse opvarmnings-/afkølingscyklusser.

Øget duktilitet

Varmebehandling efter svejsning (PWHT) er en vigtig proces, der reducerer restspændinger og ændrer mikrostrukturen i svejsemetallet for at øge sejhed, duktilitet og modstandsdygtighed over for dynamiske belastningsforhold. Hvis PWHT udføres forkert, kan det dog øge restspændingsniveauet yderligere og samtidig forringe de mekaniske egenskaber i den behandlede struktur.

PWHT-processer kan minimere disse negative virkninger ved at sikre, at materialer opvarmes til deres ideelle temperaturer i en passende varighed og derefter hurtigt afkøles, hvilket eliminerer overdrevne termiske gradienter, der øger risikoen for spændingskorrosion i et oxiderende miljø.

Det diskuteres meget blandt eksperter, om det i fremtiden vil være muligt at producere store mængder biomasse som brændstof til elbiler på en sikker måde. Realiteten af sådanne påstande er endnu ikke kendt med sikkerhed. Selvom det meste af forskningen i PWHT af HSS-svejsemetaller har fokuseret på massiv tråd, er der stadig kun lidt viden om virkningerne af forskellige PWHT-temperaturer og holdetider på svejsninger, der er skabt med metalkernetråd. Formålet med dette studie var at undersøge, hvordan PWHT ved forskellige holdetemperaturer og -tider påvirker mikrostrukturen og de mekaniske egenskaber af svejsninger, der er fremstillet med NiTi-svejseelektroder med metalkerner. For at nå dette mål blev der udført SEM-analyse på svejseprøver, der blev udsat for forskellige PWHT-temperaturer i forskellige tidsrum, mens der blev anvendt carbidode-arealfraktionsanalyse på disse prøver for at analysere eventuelle ændringer i mikrostruktur eller hårdhed forårsaget af disse varierende PWHT-tider.

Reduceret skørhedsbrud

PWHT (Pressure Wash Heating Treatment) sikrer, at samlingerne i svejsede strukturer som rørledninger og trykbeholdere kan modstå høje tryk og ætsende miljøer og hjælper med at reducere risikoen for skørhedsbrud. Derfor er PWHT blevet standardpraksis inden for olie- og gasindustrien og regulatoriske standarder for atomkraftværker; desuden beskytter det atomreaktorer mod termisk udmattelse ved at beskytte svejste samlinger med PWHT-behandling.

Crackwise 3 blev brugt til at vurdere, om C-Mn og lavlegeret stål kan modstå sprødbrud uden PWHT ved at udføre flere beregninger baseret på semi-elliptiske overfladebrud, hvor den nødvendige materialebrudsejhed blev beregnet ved hjælp af dens maksimale værdi i forhold til tykkelsen (K mat ). Masterkurven korrelerer med modstanden mod plastisk kollaps af revnefronter; derfor vil tykkere komponenter sandsynligvis kræve højere sejhedsværdier, da der vil være større sandsynlighed for prøveområder med reducerede sejhedsværdier under plastisk kollaps.

Beregninger har vist, at brug af PWHT til at reducere sprødbrud i komponenter af C-Mn/lavlegeret stål kan reducere sprødbrudshastigheden betydeligt på grund af lavere restspændingsniveauer, forbedret mikrostruktur og anløbning af potentielt sprøde områder. Denne reduktion kan forekomme selv for meget tykke komponenter på grund af lavere restspændingsniveauer og forbedret mikrostruktur sammen med anløbning af hårde, potentielt sprøde områder.