Θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση

Η θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση, ή εν συντομία PWHT, μειώνει και αναδιανέμει τις υπολειπόμενες τάσεις που εισάγονται από τη συγκόλληση, ενώ παράλληλα παρέχει τη δυνατότητα να λάβουν χώρα διεργασίες σκλήρυνσης, κατακρήμνισης και γήρανσης σε ορισμένα υλικά.

Αυτές οι αλλαγές στη χημική σύσταση του υλικού συμβάλλουν στη μείωση των υπολειμματικών τάσεων και στην ενίσχυση της αντοχής του, ανακουφίζοντας τελικά από την ένταση κατά τη διάρκεια των διαδικασιών συγκόλλησης και των υλικών που διαφορετικά θα ασκούσαν περιττή ένταση σε αυτά. Είναι επιτακτική ανάγκη να εκτελείται σωστά η PWHT σύμφωνα με τις διεργασίες συγκόλλησης και τις αντοχές του υλικού, προκειμένου να παρέχεται ανακούφιση και να ανακουφίζεται η τάση κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας.

Μείωση του υπολειπόμενου στρες

Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση, ή PWHT, συμβάλλει στην άμβλυνση των υπολειμματικών τάσεων που προκαλούνται από τη συγκόλληση αυξάνοντας τη θερμοκρασία της για κατάλληλη διάρκεια (συνήθως 1 ώρα ανά ίντσα πάχους).

Τα επίπεδα παραμενουσών τάσεων σε συνδυασμό με τις τάσεις φόρτισης μπορούν να υπερβούν τα όρια σχεδιασμού ενός υλικού, αυξάνοντας την ευαισθησία του σε εύθραυστη θραύση. Για την προστασία από αυτό το αποτέλεσμα, η PWHT χρησιμοποιείται συχνά πριν από την υποβολή συγκολλημένων εξαρτημάτων σε συνθήκες φόρτισης κόπωσης.

Μελέτες που συγκρίνουν τη συμπεριφορά διάδοσης της ρωγμής κόπωσης σε δοκίμια Ti-6Al-4V που συγκολλήθηκαν με γραμμική συγκόλληση τριβής με και χωρίς PWHT έδειξαν ότι οι διατμητικές συνιστώσες της εσωτερικής παραμένουσας τάσης, ιδιαίτερα εντός της κεντρικής ζώνης συγκόλλησης (WCZ), συμβάλλουν στην εκτροπή της ρωγμής κόπωσης από τις επιθυμητές διαδρομές- ωστόσο, όταν αντιμετωπίζονται στους 750 βαθμούς Κελσίου η PWHT μειώνει σημαντικά αυτές τις συνιστώσες τάσης για καλύτερη χαλάρωση και χαλάρωση της τάσης.

Μείωση της διάβρωσης λόγω τάσης (SCC)

Η SCC διαφέρει από τη συμβατική διάβρωση στο ότι προσβάλλει τη μικροδομή του μετάλλου αντί να φθείρει απλώς το υλικό, αφήνοντας λεπτές ρωγμές που διαδίδονται γρήγορα και προκαλούν καταστροφική αστοχία. Ο σχηματισμός ρωγμών προκαλείται συχνά από την τάση σε συνδυασμό με την έκθεση σε ιδιαίτερα διαβρωτικά περιβάλλοντα όπως το H2S ή τα χλωριόντα.

Οι διαδικασίες κατασκευής, όπως η συγκόλληση, η ψυχρή κατεργασία και η διαμόρφωση με έλαση, μπορούν να εκθέσουν τα υλικά σε εσωτερικές εφελκυστικές τάσεις που πλησιάζουν το όριο διαρροής τους, οδηγώντας σε πιθανή ανάπτυξη ρωγμών διάβρωσης από τάσεις (SCC) σε ένα επιθετικό διαβρωτικό περιβάλλον. Η pwht μπορεί να συμβάλει στον μετριασμό της SCC με την ανακούφιση των εσωτερικών σημείων συγκέντρωσης τάσεων, όπως οι αιχμηρές γωνίες ή οι εγκοπές που λειτουργούν ως σημεία έναρξης ρωγμών - και με την ανακούφιση αυτών των εσωτερικών τάσεων.

Η SCC μπορεί επίσης να μειωθεί μέσω προσεκτικού δομικού σχεδιασμού, ο οποίος ευνοεί την ομοιόμορφη κατανομή του φορτίου για την εξάλειψη των εστιών καταπόνησης και την ελαχιστοποίηση των διακυμάνσεων στις συνθήκες φόρτισης - και οι δύο παράγοντες συμβάλλουν στον περιορισμό της δημιουργίας ρωγμών που προκαλούνται από την καταπόνηση.

Βελτίωση μηχανικών ιδιοτήτων

Εκτός από την ανακούφιση και την ανακατανομή των υπολειμματικών τάσεων, η κατάλληλη PWHT μπορεί επίσης να βελτιώσει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες, όπως η ολκιμότητα και η ανθεκτικότητα. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στις επιδράσεις της σκλήρυνσης, της καταβύθισης ή της γήρανσης που μειώνουν τη σκληρότητα του υλικού, γεγονός που αυξάνει την ολκιμότητα, ενώ το καθιστά πιο ανθεκτικό σε ρωγμές.

Η τεχνολογία PWHT μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της ανθεκτικότητας θραύσης, ενθαρρύνοντας το σχηματισμό οξυτενούς μαρτενσίτη αντί για φερρίτη στα όρια των κόκκων, και με τον τρόπο αυτό μειώνει σημαντικά την πλαστικότητα στο μέταλλο συγκόλλησης και αυξάνει την αντοχή των κατασκευών σε κόπωση.

Ακολουθώντας τις βέλτιστες πρακτικές με βάση το υλικό και την αντοχή των υλικών που συγκολλούνται, οι διαδικασίες PWHT μπορούν να προσαρμοστούν ώστε να μεγιστοποιήσουν την ανακούφιση από τις τάσεις. Αυτό περιλαμβάνει την επιλογή μιας αποτελεσματικής μεθόδου θερμικής επεξεργασίας με κατάλληλους ρυθμούς θέρμανσης/ψύξης και τη χρήση κατάλληλου εξοπλισμού/εγκαταστάσεων, την παρακολούθηση της θερμοκρασίας, τη διατήρηση μιας αποδεκτής θερμοκρασίας συγκόλλησης κατά τη διάρκεια των διαδικασιών συγκόλλησης, καθώς και τη θέσπιση μέτρων ποιοτικού ελέγχου για τη διατήρηση των προτύπων ποιότητας.

Αυξημένη ανθεκτικότητα

Ανεξάρτητα από το έργο σας - δοχεία πίεσης, αγωγοί ή αεροδιαστημικά εξαρτήματα - η DWHT είναι μια αποδεδειγμένη τεχνική για την αύξηση της ανθεκτικότητας των συγκολλήσεων με την ανακούφιση από τις παραμένουσες τάσεις και τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων. Σε διαβρωτικά περιβάλλοντα μειώνει επίσης τους κινδύνους ρηγμάτωσης από διάβρωση λόγω τάσης, χαλαρώνοντας τις υπολειπόμενες τάσεις πριν από την ανακατανομή τους, αποτρέποντας έτσι τη δημιουργία διατμηματικής ρηγμάτωσης. Όταν γίνεται σωστά, χαλαρώνει επίσης τις υπολειπόμενες τάσεις για να βοηθήσει στην πρόληψη της εμφάνισης ρωγμών διάβρωσης λόγω τάσεων και τελικά η ρωγμή διάβρωσης λόγω τάσεων εμφανίζεται λιγότερο συχνά.

Η PWHT επιτρέπει την εμφάνιση φαινομένων σκλήρυνσης, κατακρήμνισης ή γήρανσης, τα οποία μπορούν να μειώσουν τη σκληρότητα, αυξάνοντας παράλληλα την ολκιμότητα και την αντοχή σε θραύση των συγκολλημένων υλικών. Η ανάλυση θραυσματογραφίας σε σύρματα NiTi δείχνει ότι η θερμική κατεργασία οδηγεί σε πιο ομαλές επιφάνειες θραύσης σε σχέση με τα σύρματα όπως συγκολλήθηκαν - χωρίς ποτάμια σχέδια.

Λάβετε υπόψη ότι η λανθασμένη εφαρμογή θερμικής επεξεργασίας μπορεί να μειώσει σημαντικά την αντοχή σε εφελκυσμό, την αντοχή σε ερπυσμό και την ανθεκτικότητα των συγκολλήσεων σε εγκοπή, καθώς και να αυξήσει την ευαισθησία τους σε ρωγμές υδρογόνου. Ως εκ τούτου, η PWHT πρέπει να εφαρμόζεται μόνο σύμφωνα με μια καθιερωμένη διαδικασία με καθορισμένους ρυθμούς θέρμανσης/ψύξης, εύρος θερμοκρασιών και διάρκεια.