Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) βελτιώνει τις μηχανικές ιδιότητες των συγκολλημένων εξαρτημάτων

Οι βιομηχανικές σωληνώσεις και οι δεξαμενές αποθήκευσης που υπόκεινται σε ακραίες θερμοκρασίες ή διάβρωση χρειάζονται θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT), προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι παραμένουσες τάσεις και να βελτιωθούν οι μικροδομές.

Η PWHT (ή ανακούφιση από τις τάσεις), περιλαμβάνει τη θέρμανση του συγκολλημένου υλικού σε μια ιδανική θερμοκρασία και τη διατήρησή του σε αυτή τη θερμοκρασία για ένα καθορισμένο χρονικό διάστημα. Με τον τρόπο αυτό ανακουφίζονται τυχόν παραμένουσες τάσεις με ομοιόμορφο τρόπο και κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλο το μήκος του.

Μειώνει τις υπολειπόμενες τάσεις

Η συγκόλληση δημιουργεί μια υψηλή κλίση θερμοκρασίας που οδηγεί σε παραμένουσες τάσεις τόσο στο υλικό συγκόλλησης όσο και στο μητρικό υλικό. Εάν συνδυαστούν με τάσεις φόρτισης, αυτές οι παραμένουσες τάσεις μπορεί να υπερβούν τα όρια σχεδιασμού του υλικού και να προκαλέσουν την πλήρη αστοχία του.

Η θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) συμβάλλει στην ανακούφιση των υπολειπόμενων τάσεων και στη μείωση της παραμόρφωσης, επιτρέποντας στη συγκόλληση και στο μητρικό μέταλλο να χαλαρώσουν και να αναδιανεμηθούν πιο ομοιόμορφα. Η PWHT μπορεί επίσης να επιτρέψει την πραγματοποίηση ορισμένων διεργασιών σκλήρυνσης ή καταβύθισης, αυξάνοντας την ολκιμότητα και μειώνοντας την αντίσταση σε εύθραυστη θραύση.

Η αποτελεσματική PWHT απαιτεί τον έλεγχο των θερμοκρασιών και των χρόνων της, ώστε να επιτευχθεί ομοιόμορφη μείωση των τάσεων στις συγκολλήσεις και να μειωθούν οι παραμένουσες τάσεις όπως είναι επιθυμητό. Για τη μέγιστη μείωση των τάσεων πρέπει να εφαρμόζονται οι κατάλληλες θερμοκρασίες και χρόνοι εμβάπτισης.

Η έρευνα έχει αποδείξει ότι η PWHT μειώνει τις παραμένουσες τάσεις σε επίπεδα κάτω από 30% του ορίου διαρροής- ωστόσο, εξακολουθούν να περιέχουν αρκετή δύναμη για να προκαλέσουν βλάβη στις μύτες των συγκολλήσεων και πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την πρόβλεψη της απόδοσης των συγκολλημένων εξαρτημάτων.

Ενισχύει τις μηχανικές ιδιότητες

Η συγκόλληση δημιουργεί βασικές συνδέσεις μεταξύ των μετάλλων, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει τάσεις και παραμορφώσεις στα υλικά. Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση είναι ζωτικής σημασίας για την άμβλυνση αυτών των εντάσεων και τη διασφάλιση ότι τα υλικά μπορούν να αντέξουν σε αυστηρά περιβάλλοντα.

Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει τη θέρμανση του συγκολλημένου υλικού σε ορισμένες θερμοκρασίες πριν από την αργή ψύξη του, για να βελτιωθεί η αντοχή του υλικού κάνοντάς το πιο ομοιόμορφο και μειώνοντας τη σκληρότητα. Επιπλέον, αυτό μπορεί να βοηθήσει στην αποφυγή θερμικών παραμορφώσεων σε εξοπλισμό υπό πίεση, οι οποίες θα μπορούσαν να θέσουν σε κίνδυνο την ακεραιότητά του και να οδηγήσουν σε διαρροές ή βλάβες.

Η PWHT περιλαμβάνει συνήθως ανόπτηση με διάλυμα των εξαρτημάτων από ανοξείδωτο χάλυβα σε θερμοκρασίες μεταξύ 550-625 βαθμών Κελσίου για μία ώρα ανά ίντσα πάχους, προκειμένου να ανακουφιστούν οι παραμένουσες τάσεις, να ανακουφιστούν οι τάσεις στις περιοχές συγκόλλησης και στη ζώνη θερμικής επίδρασης (HAZ), να αποκατασταθούν οι ιδιότητες αντοχής των κραμάτων στη διάβρωση, να βελτιωθούν οι μηχανικές ιδιότητες όπως η ολκιμότητα, η ανθεκτικότητα και η αντοχή σε εύθραυστη θραύση, καθώς και να διευκολυνθούν τα αποτελέσματα της σκλήρυνσης, όπως η κατακρήμνιση ή η γήρανση ορισμένων χαλύβων, ενώ ταυτόχρονα σκλήρυνση άλλων κραμάτων σε συγκεκριμένους χρόνους και θερμοκρασίες χωρίς να υπάρχει κίνδυνος περαιτέρω υποβάθμισης αυτών των ιδιοτήτων.

Αποτρέπει τη ρηγμάτωση που προκαλείται από υδρογόνο

Η διάχυση υδρογόνου κατά τη συγκόλληση υλικών υψηλής αντοχής και μεγάλου πάχους αποτελεί ακραίο κίνδυνο για την ακεραιότητα της συγκόλλησης. Εάν το ατμοποιημένο υδρογόνο που δεν μπορεί να ενωθεί με το οξυγόνο στο μέταλλο συγκόλλησης διαχυθεί σε ασυνέχειες του χάλυβα, θα δημιουργηθούν ρωγμές. Αυτή η κατάσταση, γνωστή ως ευθραυστότητα υδρογόνου, καθιστά τις συγκολλήσεις άχρηστες. Οι τεχνικές θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση, όπως το "bake-out" υδρογόνου, επιτρέπουν στο παγιδευμένο υδρογόνο να διαφύγει στην ατμόσφαιρα αντί να μετατραπεί σε εύθραυστες δυνάμεις που θέτουν σε κίνδυνο τις συγκολλήσεις.

Η PWHT συμβάλλει επίσης στην προστασία των συγκολλημένων εξαρτημάτων από τη ρηγμάτωση μαλακής ζώνης (SZC), ένα αποτέλεσμα της βλάβης από υδρογόνο που μπορεί να προκαλέσει την πρόωρη αστοχία τους και να οδηγήσει σε δαπανηρή ανακατασκευή, χρόνο διακοπής λειτουργίας και απώλεια παραγωγής. Ενώ η ευαισθησία στην SZC εξαρτάται από τη μικροδομή του χάλυβα, η PWHT και οι κατάλληλες διαδικασίες συγκόλλησης μπορούν να μειώσουν σημαντικά την εμφάνισή της.

Μειώνει τη διάβρωση

Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση συμβάλλει στην άμβλυνση των υπολειμματικών τάσεων και στη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των συγκολλημένων εξαρτημάτων, καθώς και στη μείωση της παραμόρφωσης και στην αύξηση της αντοχής στη διάβρωση.

Βιομηχανίες όπως η ηλεκτροπαραγωγή, η πετροχημική επεξεργασία και η διύλιση απαιτούν εξαρτήματα που υπόκεινται σε υψηλά επίπεδα καταπόνησης και ακραίες θερμοκρασίες για να πληρούν αυστηρούς κώδικες και πρότυπα ασφαλείας. Η PWHT διασφαλίζει ότι αυτά τα εξαρτήματα μπορούν να αντέξουν αυτή την καταπόνηση μειώνοντας τα επίπεδα υπολειπόμενων τάσεων, βελτιώνοντας τις μικροδομές και αποφεύγοντας τη ρηγμάτωση από διάβρωση λόγω τάσης - μια προσέγγιση που εφαρμόζουμε για κάθε εξάρτημα σε αυτές τις βιομηχανίες.

Οι δεξαμενές αποθήκευσης και ο εξοπλισμός διεργασιών από συγκολλημένο ανοξείδωτο χάλυβα μπορεί να εκτεθούν σε επικίνδυνα χημικά και καύσιμα που απαιτούν PWHT ως απαραίτητο μέτρο για την αποφυγή διάβρωσης και τη διατήρηση της δομικής ακεραιότητας. Η PWHT περιλαμβάνει προσεκτική θέρμανση του ανοξείδωτου χάλυβα έως ότου διαλυθούν τυχόν επιβλαβή καρβίδια- ταυτόχρονα βελτιώνεται η εσωτερική δομή του για να εξισορροπήσει τη σκληρότητα με την ελαστικότητα για μια βελτιωμένη εμπειρία μετάλλου σε σκληρά περιβάλλοντα. Αυτός ο κύκλος εξασφαλίζει επίσης μέγιστη ασφάλεια σε δύσκολες καταστάσεις.