Nachwärmen nach dem Schweißen

Das Nachwärmen nach dem Schweißen trägt zur Verbesserung der strukturellen Integrität bei, indem es die Temperaturen schnell anhebt, bevor sie schnell abfallen, wodurch Eigenspannungen abgebaut, Verformungen vermieden und eine bessere Duktilität erreicht werden.

Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) ist ein integraler Bestandteil des Fertigungsprozesses und trägt dazu bei, Eigenspannungen auf ein Niveau unterhalb der Streckgrenze des Materials zu reduzieren.

Stressabbau

Beim Schweißen werden die Werkstoffe hohen Temperaturen ausgesetzt und es kommt zu mikrostrukturellen Veränderungen, die Restspannungen in die Werkstoffe einbringen. Bleiben diese Spannungen unbehandelt, können sie schädlich werden und zu Verformungen oder strukturellem Versagen führen; eine Möglichkeit, sie zu verringern, ist das Nachwärmen des Schweißbereichs, sagt Smith.

Die Erwärmung kann mit Hilfe eines Ofens, elektrischer Widerstandsheizelemente oder einer Induktionsanlage erfolgen und sollte oberhalb der unteren Umwandlungstemperatur des Materials liegen. Die Erwärmung muss gleichmäßig erfolgen, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.

HIC (Hydrogen Induced Cracking) kann durch eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen verhindert werden, da der Wasserstoff nicht in die Schweißnaht diffundieren kann und langsamer diffundiert, wodurch die Schrumpfspannungen verringert werden und mehr Zeit für die Ableitung des Wasserstoffs zur Verfügung steht, was das Risiko von Rissen unter der Schweißnaht verringert. Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen dient auch dazu, die Schweißkonstruktionen zu normalisieren, um die Festigkeit und Zähigkeit in Meeresumgebungen oder bei extremen Witterungsbedingungen zu verbessern; die Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist besonders nützlich, wenn die Schweißkonstruktionen rauen Umweltbedingungen wie Meeresumgebungen oder extremen Witterungsbedingungen ausgesetzt sind.

Normalisierung

Durch Normalisieren wird das geschweißte Material in seinen natürlichen Zustand zurückversetzt, indem innere Spannungen und unregelmäßige Kornstrukturen, die durch frühere Fertigungsprozesse verursacht wurden, beseitigt werden. Dadurch wird die Sprödigkeit der Schweißnähte verringert und gleichzeitig die Zähigkeit und Festigkeit erhöht; außerdem verbessert dieses Verfahren die Bearbeitbarkeit, so dass sich das Material besser verarbeiten lässt.

Bei diesem Verfahren können Gasbrenner, Sauerstoffflammen, elektrische Heizdecken, Induktionsspulen oder Ofenerwärmung eingesetzt werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Erwärmungstemperaturen, Einwirkzeiten und Abkühlungsraten müssen sorgfältig gesteuert werden, da ungleichmäßige Temperaturen zu höheren Eigenspannungen, Verzug oder unerwünschten metallurgischen Veränderungen führen können.

Industrienormen, wie die ASME Druckbehälter- und Rohrleitungsnormen, schreiben die PWHT für Schweißnähte mit einer bestimmten Dicke vor. Die PWHT ist ein wirksames Verfahren, das die wasserstoffinduzierte Rissbildung im Schweißnahtbereich verhindert, um dessen Lebensdauer zu verlängern und gleichzeitig die Kaltrissbildung in Rohren zu verhindern. Darüber hinaus kann die PWHT auch bei Werkstoffen eingesetzt werden, die durch andere Verfahren (z. B. Umformen) hergestellt wurden.

Anlassen

Das Anlassen ist oft notwendig, um innere Spannungen und Härten zu verringern, die durch hohe Temperaturen in Schweißbereichen entstehen und andernfalls zu Verformungen bei der Bearbeitung oder sogar zu Druckausfällen führen könnten.

Wärmebehandlungsverfahren nach dem Schweißen bestehen in der Regel darin, das Metall auf eine erhöhte Temperatur zu erhitzen und es dort für eine bestimmte Dauer zu halten, so dass eingeschlossene Wasserstoffatome entweichen können, wodurch Versprödung und Korrosion in vollem Umfang verhindert werden.

Kritische Anwendungen erfordern fortschrittliche PWHT-Techniken für eine präzise thermische Kontrolle. Dabei kann es sich um steuerbare Heizsysteme mit Thermoelementen für Überwachungszwecke oder um Induktionserwärmung handeln, bei der Spulen aus elektrischen Widerstandsdrähten verwendet werden, die das zu behandelnde Metall umschließen und von einem Wechselstrom gespeist werden, der Magnetfelder induziert, die in dem Metall Wirbelströme entstehen lassen.

Glühen

Bei Weldcrafters setzen wir verschiedene Glühtechniken ein, wie z. B. Lösungsglühen und Normalisieren, um die Festigkeit und Haltbarkeit von Schweißnähten zu erhöhen. Das Anlassen wird auch eingesetzt, um sicherzustellen, dass die Schweißnähte wiederholten Belastungen, Vibrationen und Stößen standhalten, ohne bei wiederholter Beanspruchung zu brechen.

Die Kontrolle der Vorwärm-, Zwischenlagen- und Spannungsentlastungstemperaturen hilft, Wärmeschocks abzuschwächen, indem eine lokale Erwärmung von Materialien in verschiedenen Temperaturzonen verhindert wird. Dadurch wird die Möglichkeit der Entstehung neuer Spannungen oder Verformungen in den wärmebeeinflussten Zonen deutlich verringert, während die strukturelle Integrität der gesamten Schweißnaht erhalten bleibt.

Eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung nach dem Schweißen verringert die Wasserstoffversprödung, die für die Rissbildung in hochfesten und dicken Werkstoffen verantwortlich ist. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Techniken wie das Wasserstoffausbacken eingesetzt, bei denen Wasserstoffatome aus dem Oberflächenmaterial entfernt werden, damit sie nicht in die Schweißnaht diffundieren und Risse oder Schäden verursachen können. In der Regel verwenden wir eine Induktionswärmequelle, die das Material im Vergleich zu Brennern oder Widerstandsheizungen schnell und präzise erwärmt.