Wärmebehandlung vor und nach dem Schweißen

Die Wärmebehandlung verbessert die strukturelle Integrität von geschweißten Bauteilen, indem sie die Metallschichten in der Nähe der Schweißnaht zusammenschmelzen lässt und so zukünftige Ausfälle aufgrund von Korrosion oder Spannungsakkumulation in diesem Bereich verringert.

Das PWHT-Schweißen reduziert auch den Verzug und hilft, Kaltrisse in den Schweißnähten zu vermeiden, indem es Feuchtigkeit und Wasserstoff verdrängt, die andernfalls durchdringen würden, was bei Werkstoffen wie niedrig legierten Stählen entscheidend ist.

Vorheizen

Die Anwendung einer Vorwärmtemperatur, in der Regel mit Gasbrennern, senkt die Abkühlungsgeschwindigkeit in der Schweißnaht und den wärmebeeinflussten Zonen und trägt so zur Minimierung von Gefügedefekten sowie von Verzug, Kaltrissen, Wasserstoffansammlungen und anderen damit verbundenen Problemen bei. Dies trägt dazu bei, schädliche Gefügebildung sowie Verformungen durch Kaltrisse, Kaltrisse und Wasserstoffansammlungen zu minimieren - und damit auch Verformungen, Kaltrisse und andere damit verbundene Probleme.

Das Vorwärmen trägt dazu bei, den Wärmegradienten zwischen der heißen Wärmequelle des Lichtbogenschweißens und dem zu schweißenden Grundwerkstoff zu minimieren. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da ein abruptes Temperaturgefälle zu inneren Spannungen und Verformungen im Bereich der Schweißzone führen kann, die durch Schweißtechniken ausgeglichen werden müssen.

Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen besteht aus Anlassen, Normalisieren und Lösungsglühen, um innere Spannungen abzubauen und das Gefüge von Stahllegierungen zu verfeinern. Dadurch werden sie gegen Ermüdungserscheinungen durch Spannungskorrosion gestärkt, die Bauteile in anspruchsvollen Umgebungen wie API 650 für Lagertanks und ASME B31.3 für Prozessanlagen schwächen und beschädigen. Die PWHT kann daher im Rahmen der Einhaltung von Normen wie diesen beiden vorgeschrieben sein.

Anlassen

Das Anlassen ist ein Verfahren, bei dem die Härte des Stahls durch Wärmebehandlung verringert wird, wodurch seine Duktilität und Zähigkeit verbessert wird. Das Anlassen ist ein integraler Bestandteil des Schweißens, da es thermische Spannungen abbaut, die möglicherweise zu Rissen führen könnten.

Vergütungsstahl muss schnell von seiner hohen Temperatur abgekühlt werden, um den für die jeweilige Anwendung erforderlichen Härtegrad zu erreichen. Die Abkühlgeschwindigkeit hängt sowohl von der Art und Zusammensetzung der Legierung als auch von der während der Wärme-/Abschreckphase erreichten Härtetemperatur ab.

Schweißbedingte thermische Spannungen können bei größeren oder komplexen Bauteilen zu Verformungen führen. Vorwärmen und PWHT tragen dazu bei, solche Verformungen zu beseitigen, indem sie innere Spannungen ausgleichen und sicherstellen, dass die Schweißteile den betrieblichen Anforderungen standhalten.

Obwohl thermische Behandlungen meist mit Stahllegierungen in Verbindung gebracht werden, können sie auch Kupfer- und Aluminiumlegierungen verbessern. Wärmebehandlungen werden in großem Umfang in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt, die Korrosion, Belastungen oder beidem standhalten müssen. Durch die Verringerung der Sprödigkeit, die Angleichung von Härte und Zähigkeit und die Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit gewährleisten diese thermischen Behandlungen qualitativ hochwertige Schweißnähte für kritische Schweißteile.

Normalisierung

Wie das Anlassen ist auch das Normalisieren eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen, die dazu dient, die durch die Schweißnahtschrumpfung entstandenen Eigenspannungen zu reduzieren. Der Abbau dieser Eigenspannungen ist besonders wichtig, da diese Spannungen zu Verformungen oder zum Versagen von Schweißverbindungen führen können. Bei diesem Verfahren werden schnelles Erhitzen und Abkühlen bei kontrollierten Temperaturen kombiniert, um thermische Gradienten für einen gleichmäßigen Spannungsabbau zu minimieren.

Das Normalisieren reduziert nicht nur die Eigenspannungen, sondern verbessert auch die Gleichmäßigkeit und die mechanischen Eigenschaften der geschweißten Werkstoffe, was wiederum dazu beiträgt, Spannungsrisskorrosion in der chemischen Verarbeitung zu verhindern und die Gefahr von Sprödbrüchen in Bereichen mit hohem Risiko, wie z. B. bei Rohrleitungen, die gefährliche Stoffe transportieren, zu minimieren.

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Abschrecken

Durch das Vorwärmen wird die schnelle Abkühlung beim Schweißen verringert und thermische Spannungen, die möglicherweise zu Rissen führen können, werden abgebaut. Das Vorwärmen kann auch dazu beitragen, die Abkühlungsgeschwindigkeit zu verringern und diese Spannungen an den Schweißnähten während des Schweißens zu verringern.

Abschrecken ist ein thermisches Verfahren, mit dem geschweißtes Metall aus seinem Austenit-Temperaturbereich herausgeführt wird, um bestimmte Materialeigenschaften zu erreichen. Das Abschrecken kann unter Verwendung von Härteölen, Polymeren, Wasser, Gas, Salz oder einem anderen Medium als Härtemittel erfolgen.

Je nach Art der Schweißnaht und den Betriebsbedingungen kann eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich sein, um optimale Metalleigenschaften zu erzielen. Sie baut schweißbedingte Eigenspannungen ab und gleicht das Gefüge der Schweißnaht an das des Grundwerkstoffs an, um die Zähigkeit zu verbessern und die Wahrscheinlichkeit eines Sprödbruchs bei dynamischen oder Stoßbelastungen zu verringern.

Die Sensibilisierung tritt beim Schweißen auf, wenn sich Chromkarbide an den Korngrenzen ablagern und die Korrosionsbeständigkeit verringern. Die Wärmebehandlung durch Lösungsglühen löst diese Karbide auf, um die Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen - eine wesentliche Voraussetzung für den Transport gefährlicher Materialien über längere Strecken.