Varmebehandling efter svejsning

PWHT reducerer restspændinger, forbedrer de mekaniske egenskaber og øger korrosionsbestandigheden i svejsekonstruktioner, hvilket øger deres pålidelighed som svejste konstruktioner. Men inden man påbegynder PWHT-behandlinger, er det afgørende at forstå alle begrænsningerne og de potentielle farer forbundet hermed.

PWHT (Pressure Wash Heat Treating) er en proces, hvor stål opvarmes til temperaturer, der ligger under dets omdannelsesområde, og holdes ved denne temperatur i en længere periode. Dette tekniske emne kræver specialviden og specialudstyr.

Lindring af stress

Varmebehandling efter svejsning (PWHT), også kendt som spændingsaflastning efter svejsning, reducerer og omfordeler restspændinger i svejsekonstruktioner, samtidig med at de mekaniske egenskaber, såsom duktilitet og sejhed, forbedres. PWHT indebærer, at metallet opvarmes til en præcis temperatur i en længere periode – denne temperatur skal dog holdes under materialets omdannelsestemperatur for at undgå forringelse af materialets egenskaber.

Der opstår ofte indre spændinger under fremstillingsprocesser som bearbejdning, stansning og svejsning. Dette medfører deformation af komponenterne, som skal afhjælpes, før de kan tages i brug. PWHT udgør en termisk afspændingsmekanisme, der kan afhjælpe disse spændinger uden at ændre komponenternes fysiske egenskaber.

Bemærk, at afspændingsprocessen kan påvirkes af omgivelserne. Høj luftfugtighed eller udsættelse for kemikalier kan ændre PWHT-processen og mindske effektiviteten af afspændingen af restspændinger, hvilket øger risikoen for svejsesvigt samt korrosionsrisikoen.

PWHT reducerer ikke blot restspændinger, men kan også beskytte mod korrosion. Når metal udsættes for både spændinger og korrosionspåvirkninger samtidigt, kan det blive udsat for korrosionsrevner på grund af en ubalance mellem trækspændinger og den elastiske deformation af dets materialestruktur. Spændingsaflastning under PWHT forhindrer dette ved at mindske trækspændingerne og samtidig øge den elastiske deformation, hvorved korrosionsrevner helt undgås.

Mekaniske egenskaber

Da svejsning skaber store temperaturgradienter mellem svejse- og grundmaterialet, kan restspændinger i svejse-materialet mindske dets styrke. En varmebehandling efter svejsning (PWHT) kan anvendes til at afbøde sådanne spændinger og forbedre de mekaniske egenskaber – denne proces benævnes almindeligvis PWHT.

PWHT indebærer opvarmning af svejset materiale til en temperatur under dets nedre kritiske omdannelsestemperatur og fastholdelse ved denne temperatur i et fastsat tidsrum. Metoden anvendes typisk på trykbeholdere og andet udstyr, der stiller høje krav til sikkerhed og pålidelighed. Det kan bidrage til at reducere sprød brud i svejsninger og samtidig forbedre deres trækegenskaber.

Man bør dog huske på, at PWHT også kan forringe visse mekaniske egenskaber, herunder slagsejhed og svejseduktilitet; ikke desto mindre er fordelene ved denne metode stadig betydelige.

Det er påvist, at PWHT forbedrer de mekaniske egenskaber hos svejste NiTi-materialer betydeligt, især hvad angår lokalisering af plastisk deformation i grovkornede områder såsom HAZ og FZ, ved at hæmme dannelsen af dislokationer og reducere aktiveringsdeformationen i disse områder; en effekt, der tilskrives opløsningen af de forstærkende g-faser under PWHT.

Modstandsdygtighed over for korrosion

Varmebehandling efter svejsning (PWHT) er en proces, der udføres efter svejsning for at sikre overholdelse af branchens standarder og specifikationer samt for at mindske risikoen for korrosion. Det er et uundværligt trin, der skal gennemføres, hvis materialerne skal opfylde branchens specifikationer og samtidig beskytte mod korrosion.

Varmebehandling indebærer, at det svejste metal opvarmes til en bestemt temperatur, hvorefter det langsomt afkøles, for at afspænde restspændinger, der er opstået under svejsningen, og forhindre brud forårsaget af brint (HIC). Desuden kan denne behandling forbedre de mekaniske egenskaber ved at skabe et mere homogent materiale med reduceret hårdhed.

Normalisering indebærer, at materialet opvarmes til højere temperaturer i længere tid end ved udglødning; dette gør det muligt at opnå en finere kornstruktur, der er egnet til anvendelser, der kræver højere styrke. Man skal dog huske på, at visse konstruktioner ikke kan underkastes normaliserings-PWHT, da store og komplekst formede komponenter ikke er i stand til at bære sig selv ved holdetemperaturen; dette vil sandsynligvis medføre katastrofale knækninger og deformationer. Derfor bør PWHT kun udføres på komponenter, der let kan understøttes; et eksempel er den konkave ende af et trykbeholder, da denne type komponent er en fremragende kandidat til normaliserings-PWHT. Re-solution PWHT kan anvendes til at opløse eventuelle kromkarbider, der befinder sig langs korngrænserne mellem deltaferrit og austenit, og som kan forringe modstandsdygtigheden over for hulkorrosion i svejseoverlag af duplex rustfrit stål (DSS).

Miljøforhold

PWHT er et afgørende trin i konstruktionen og vedligeholdelsen af mange stålkonstruktioner, såsom trykbeholdere, rørledningsudstyr, broer og offshoreplatforme. PWHT mindsker miljøbetinget revnedannelse ved at reducere restspændinger i svejsningen og blødgøre svejsevæskens mikrostruktur, samtidig med at det øger sejheden og dermed forbedrer modstandsdygtigheden over for de belastninger og miljøforhold, som svejsesamlingen vil blive udsat for i løbet af sin levetid.

PWHT er typisk påkrævet i konstruktionsanvendelser, der involverer kulstofstål over en i standarden defineret tykkelsestærskel samt lavlegeret stål, for at reducere restspændinger forårsaget af svejsning, som ellers kunne føre til revnedannelse og i sidste ende sprød brud. Processen omfatter forvarmning, holdetid, opvarmning til måltemperatur og kontrolleret afkøling for at minimere deformationer eller restspændinger i tilstødende svejseområder.

Lokal PWHT, såsom punkt- eller »bulls eye«-konfigurationer, anvendes ofte efter svejsearbejder og ændringer i trykbeholdere og rørsystemer. Omhyggelig dimensionering af lokale PWHT-konfigurationer er afgørende for at undgå deformation, revnedannelse og andre skader, der forlænger reparationsnedetiden; avancerede termomekaniske finite element-analyser af lokale PWHT-konfigurationer og deres restspændingstilstande kan bidrage til at opnå dette resultat.