Φόρμουλα θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση

Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (pwht) είναι ένα μέσο ανακούφισης από τις τάσεις που έχει σχεδιαστεί για να μειώνει τις υπολειπόμενες τάσεις κοντά στις συγκολλήσεις. Οι περισσότεροι κώδικες απαιτούν τοπικές επεξεργασίες PWHT προκειμένου να αποφευχθεί η ρηγμάτωση λόγω κόπωσης σε συστήματα σωληνώσεων διεργασιών.

Για να προσδιοριστούν οι βέλτιστες συνθήκες για την τοπική PWHT, εφαρμόστηκε ένας πλήρης παραγοντικός σχεδιασμός με τρεις παράγοντες. Οι μεταβλητές που διερευνήθηκαν περιλάμβαναν:

Θερμοκρασία

Η PWHT δεν πρέπει ποτέ να υπερβαίνει τη θερμοκρασία σκλήρυνσης του υλικού που υφίσταται επεξεργασία και κάθε τέτοια προσπάθεια πρέπει να επαληθεύεται μέσω μηχανικών δοκιμών για να αποδειχθεί ότι η αντοχή του δεν έχει μειωθεί κάτω από τη θερμοκρασία που έχει καθοριστεί για τη συγκεκριμένη ποιότητα. Επομένως, η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση πρέπει να πραγματοποιείται εντός περιοχών που ορίζονται από ειδικούς κώδικες που ρυθμίζουν τη θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση, όπως ζώνες διαβροχής, θερμαινόμενες ζώνες ή ζώνες ελέγχου κλίσης.

Για βέλτιστα αποτελέσματα PWHT, τα προς επεξεργασία αντικείμενα θα πρέπει να υποστηρίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου εμβάπτισης από εσωτερικές και εξωτερικές βάσεις που διαμορφώνονται ανάλογα με τα αντικείμενα και τοποθετούνται σε τακτά διαστήματα γύρω από την περίμετρό τους. Αυτό το βήμα είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα δοχεία πίεσης που υπόκεινται σε εσωτερικές και εξωτερικές δυνάμεις που προκαλούν διαστολή και συστολή.

Πίεση

Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) χρησιμοποιείται για την άμβλυνση των υπολειπόμενων τάσεων που διαφορετικά θα συνδυάζονταν με τις τάσεις φορτίου για να υπερβούν τα όρια σχεδιασμού του υλικού, οδηγώντας ενδεχομένως σε αστοχία της συγκόλλησης, ρωγμές διάβρωσης λόγω τάσεων ή εύθραυστα σπασίματα. Η PWHT μειώνει αυτές τις τάσεις με θέρμανση και ψύξη του μετάλλου συγκόλλησης με ελεγχόμενο ρυθμό προκειμένου να τις μετριάσει.

Ανάλογα με τον τύπο του χάλυβα που υφίσταται επεξεργασία, υπάρχουν διάφορες μέθοδοι PWHT, οι οποίες μπορεί να περιλαμβάνουν ανόπτηση, κανονικοποίηση, σκλήρυνση και ανακούφιση από τις τάσεις. Κατά την επιλογή της κατάλληλης μεθόδου με βάση τη χημική σύσταση ή την προβλεπόμενη εφαρμογή (δοχεία πίεσης ή σωλήνες για παράδειγμα), ο κατάλληλος εξοπλισμός και οι εγκαταστάσεις με τις θερμοκρασίες διατήρησης που ελέγχονται κατάλληλα, καθώς και τα μέτρα διασφάλισης ποιότητας, καθώς και οι κατάλληλοι ρυθμοί θέρμανσης και ψύξης αποτελούν βασικά στοιχεία για την επίτευξη αποτελεσμάτων που ανταποκρίνονται στις επιθυμητές προσδοκίες.

Η PWHT μπορεί να απαιτείται από τον κώδικα όταν τα υλικά συγκόλλησης υπερβαίνουν ένα ορισμένο όριο πάχους, ωστόσο θα μπορούσε επίσης να καθοριστεί με βάση τη μικροδομική ανάλυση ή την ευαισθησία σε ρωγμές διάβρωσης λόγω τάσης.

Η σωστή χρήση της PWHT είναι απαραίτητη για την πρόληψη αστοχιών συγκόλλησης και άλλων ελαττωμάτων σε συγκολλητές κατασκευές. Η PWHT μπορεί να αυξήσει την ανθεκτικότητα, να βελτιώσει την ολκιμότητα και να μειώσει τους κινδύνους ρηγμάτωσης κατά τη διάρκεια της λειτουργίας- ωστόσο, εάν η PWHT εφαρμόζεται πολύ γρήγορα ή ανεξέλεγκτα, τα αποτελέσματα αυτά μπορεί να αντιστραφούν, οδηγώντας σε πρόωρη αστοχία των κατασκευών.

Ρυθμός μεταφοράς θερμότητας

Η μεταφορά θερμότητας μεταξύ των υλικών εξαρτάται από τις ιδιότητές τους- για παράδειγμα, το μέταλλο μεταφέρει τη θερμική ενέργεια πιο αποτελεσματικά από τα πλαστικά φύλλα ή το ξύλο. Ως εκ τούτου, οι μεταλλικές πλάκες θα μεταφέρουν περισσότερη θερμότητα στο περιβάλλον τους από τις αντίστοιχες πλαστικές, λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας DT μεταξύ θερμού και ψυχρού περιβάλλοντος και του πάχους των χρησιμοποιούμενων υλικών.

Οι χρησιμοποιούμενες μέθοδοι PWHT μπορούν να έχουν επίδραση τόσο στους ρυθμούς θέρμανσης όσο και ψύξης των εξαρτημάτων, ιδίως των δοχείων. Εάν χρησιμοποιείται αυτή η διαδικασία με δοχεία, πρέπει να παρέχεται στήριξη κατά τη διάρκεια της PWHT για να αποφεύγεται η υπερβολική παραμόρφωση- αυτό μπορεί να περιλαμβάνει την τοποθέτηση ειδικά προσαρμοσμένων για αυτά βάθρων σε τακτά χρονικά διαστήματα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας PWHT ή τη χρήση είτε μόνιμου σταθερού κλιβάνου που φορτώνει τα εξαρτήματα σε τροχήλατες κλίνες κλιβάνου, είτε προσωρινού κλιβάνου που στήνεται στο χώρο για τη διαδικασία PWHT.

Οι απαιτήσεις του κώδικα απαιτούν η περιοχή συγκόλλησης των εξαρτημάτων να χωρίζεται σε διάφορες περιοχές γνωστές ως ζώνες διαβροχής, θερμαινόμενες ζώνες και ζώνες ελέγχου κλίσης. Στις ζώνες ελέγχου κλίσης εγκαθίστανται θερμική μόνωση ή πρόσθετα θερμαντικά στοιχεία προκειμένου να διατηρηθεί μια αποδεκτή αξονική κλίση θερμοκρασίας μεταξύ της θερμοκρασίας συγκόλλησης και της θερμοκρασίας περιβάλλοντος- χρησιμοποιούνται αντίστοιχα τεχνικές θέρμανσης με συναγωγή και ακτινοβολία.