Θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση

Η PWHT μειώνει τις παραμένουσες τάσεις, βελτιώνει τις μηχανικές ιδιότητες και αυξάνει την αντοχή των συγκολλήσεων στη διάβρωση, γεγονός που αυξάνει την αξιοπιστία τους ως συγκολλημένων κατασκευών. Αλλά πριν ξεκινήσετε τις επεξεργασίες PWHT είναι σημαντικό να κατανοήσετε όλους τους περιορισμούς και τους πιθανούς κινδύνους της.

Η θερμική κατεργασία με πλύση πίεσης (PWHT) είναι η διαδικασία θέρμανσης του χάλυβα σε θερμοκρασίες που βρίσκονται κάτω από το εύρος μετασχηματισμού του και η διατήρησή του εκεί για παρατεταμένο χρονικό διάστημα. Αυτό το τεχνικό θέμα απαιτεί εξειδικευμένες γνώσεις και εξοπλισμό.

Ανακούφιση από το άγχος

Η θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT), γνωστή και ως ανακούφιση από τις τάσεις μετά τη συγκόλληση, μειώνει και αναδιανέμει τις παραμένουσες τάσεις στις συγκολλήσεις, ενώ παράλληλα βελτιώνει τις μηχανικές τους ιδιότητες, όπως η ολκιμότητα και η ανθεκτικότητα. Η PWHT περιλαμβάνει τη θέρμανση του μετάλλου σε μια ακριβή θερμοκρασία για παρατεταμένο χρονικό διάστημα - ωστόσο αυτή πρέπει να παραμείνει κάτω από τη θερμοκρασία μετασχηματισμού του για να αποφευχθεί η βλάβη των ιδιοτήτων του υλικού.

Οι εσωτερικές τάσεις σχηματίζονται συχνά κατά τη διάρκεια διαδικασιών κατασκευής, όπως η μηχανική κατεργασία, η σφράγιση και η συγκόλληση. Αυτό οδηγεί σε παραμόρφωση των εξαρτημάτων, η οποία πρέπει να εξαλειφθεί προκειμένου να χρησιμοποιηθούν. Η PWHT παρέχει έναν μηχανισμό θερμικής ανακούφισης που μπορεί να αμβλύνει αυτές τις εντάσεις χωρίς να μεταβάλλει τις φυσικές τους ιδιότητες.

Σημειώστε ότι η διαδικασία ανακούφισης από το στρες μπορεί να επηρεαστεί από το περιβάλλον της. Η υψηλή υγρασία ή η έκθεση σε χημικές ουσίες μπορεί να αλλοιώσει τη διαδικασία PWHT και να μειώσει την αποτελεσματικότητα της ανακούφισης από τις εναπομένουσες τάσεις, αυξάνοντας τον κίνδυνο αστοχίας της συγκόλλησης καθώς και τον κίνδυνο διάβρωσης.

Η PWHT όχι μόνο μειώνει τις παραμένουσες τάσεις αλλά μπορεί επίσης να προστατεύσει από τη διάβρωση. Όταν το μέταλλο εκτίθεται ταυτόχρονα σε συνθήκες καταπόνησης και διάβρωσης, μπορεί να γίνει ευάλωτο σε ρωγμές διάβρωσης λόγω ανισορροπίας μεταξύ των τάσεων τάσης και της ελαστικής παραμόρφωσης της δομής του υλικού του. Η ανακούφιση από τις τάσεις κατά τη διάρκεια της PWHT το αποτρέπει αυτό μειώνοντας τις τάσεις τάσης και αυξάνοντας την ελαστική παραμόρφωση, αποφεύγοντας έτσι εντελώς τη ρηγμάτωση λόγω διάβρωσης.

Μηχανικές ιδιότητες

Καθώς η συγκόλληση δημιουργεί μεγάλες κλίσεις θερμοκρασίας μεταξύ του μετάλλου συγκόλλησης και των μητρικών υλικών, οι παραμένουσες τάσεις στο υλικό συγκόλλησης μπορεί να μειώσουν την αντοχή του. Μια θερμική κατεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την άμβλυνση αυτών των τάσεων και τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων - η διαδικασία αυτή αναφέρεται συνήθως ως PWHT.

Η PWHT περιλαμβάνει τη θέρμανση συγκολλημένου υλικού κάτω από τη χαμηλότερη κρίσιμη θερμοκρασία μετασχηματισμού του και τη διατήρησή του εκεί για ένα καθορισμένο χρονικό διάστημα, συνήθως σε δοχεία πίεσης και άλλα κομμάτια εξοπλισμού που απαιτούν υψηλά επίπεδα ασφάλειας και αξιοπιστίας. Μπορεί να συμβάλει στη μείωση της εύθραυστης θραύσης στις συγκολλήσεις, αυξάνοντας παράλληλα τις εφελκυστικές τους ιδιότητες.

Ωστόσο, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η PWHT μπορεί επίσης να υποβαθμίσει ορισμένες μηχανικές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της ανθεκτικότητας σε κρούση και της ολκιμότητας της συγκόλλησης- ωστόσο, τα οφέλη της παραμένουν σημαντικά.

Η PWHT έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες των συγκολλημένων υλικών NiTi, ιδίως τον εντοπισμό πλαστικών παραμορφώσεων σε χονδρόκοκκες περιοχές όπως οι HAZ και FZ, καταστέλλοντας τον σχηματισμό εξαρθρώσεων και μειώνοντας την τάση ενεργοποίησης σε αυτές τις περιοχές, ένα αποτέλεσμα που αποδίδεται στη διάλυση ενισχυτικών φάσεων g κατά τη διάρκεια της PWHT.

Αντοχή στη διάβρωση

Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT) ή θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση είναι μια διαδικασία που εκτελείται μετά τη συγκόλληση για να διασφαλιστεί η συμμόρφωση με τους βιομηχανικούς κώδικες και τις προδιαγραφές, καθώς και για να μειωθεί ο κίνδυνος διάβρωσης. Πρόκειται για ένα αναπόσπαστο βήμα που πρέπει να λαμβάνει χώρα εάν τα υλικά πρόκειται να πληρούν τις προδιαγραφές της βιομηχανίας, ενώ ταυτόχρονα προστατεύονται από αυτήν.

Η θερμική κατεργασία περιλαμβάνει τη θέρμανση του συγκολλημένου μετάλλου σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία πριν από την αργή ψύξη του, προκειμένου να ανακουφιστούν οι παραμένουσες τάσεις που παράγονται κατά τη συγκόλληση και να αποτραπεί η ρωγμάτωση που προκαλείται από υδρογόνο (HIC). Επιπλέον, η επεξεργασία αυτή μπορεί να βελτιώσει τις μηχανικές ιδιότητες δημιουργώντας πιο ομοιογενές υλικό με μειωμένη σκληρότητα.

Η κανονικοποίηση περιλαμβάνει θέρμανση του υλικού σε υψηλότερες θερμοκρασίες για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από ό,τι κατά την ανόπτηση.Αυτό επιτρέπει την επίτευξη μιας λεπτότερης δομής κόκκων, κατάλληλης για εφαρμογές υψηλότερης αντοχής. Ωστόσο, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι ορισμένες κατασκευές δεν μπορούν να υποβληθούν σε κανονικοποίηση PWHT λόγω του ότι τα μεγάλα και πολύπλοκου σχήματος εξαρτήματα δεν είναι σε θέση να υποστηριχθούν σε θερμοκρασία ενυδάτωσης- αυτό θα προκαλούσε πιθανότατα καταστροφικό λυγισμό και παραμόρφωση. Ως εκ τούτου, η PWHT θα πρέπει να εκτελείται μόνο σε εξαρτήματα που μπορούν εύκολα να υποστηριχθούν- ένα παράδειγμα θα ήταν το διχοτομημένο άκρο ενός δοχείου πίεσης, καθώς αυτός ο τύπος εξαρτήματος θα αποτελούσε εξαιρετικό υποψήφιο για κανονικοποιητική PWHT. Η PWHT επαναδιάλυσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διαλυθούν τυχόν καρβίδια χρωμίου που βρίσκονται κατά μήκος των ορίων των κόκκων μεταξύ δέλτα φερρίτη και ωστενίτη, τα οποία ενδέχεται να μειώσουν την αντοχή σε διάβρωση της επικάλυψης συγκόλλησης από διπλό ανοξείδωτο χάλυβα (DSS).

Περιβαλλοντικές συνθήκες

Η PWHT αποτελεί βασικό βήμα στο σχεδιασμό και τη συντήρηση πολλών χαλύβδινων κατασκευών, όπως δοχεία πίεσης, εξοπλισμός σωληνώσεων, γέφυρες και υπεράκτιες πλατφόρμες. Η PWHT μειώνει τις ρωγμές που προκαλούνται από το περιβάλλον μειώνοντας τις παραμένουσες τάσεις της συγκόλλησης και σκληραίνοντας τη μικροδομή του μετάλλου συγκόλλησης, ενώ παράλληλα αυξάνει την ανθεκτικότητα για βελτιωμένη αντοχή έναντι των φορτίων και των περιβαλλοντικών συνθηκών που θα αντιμετωπίσει το συγκρότημα συγκόλλησης κατά τη διάρκεια της ζωής του.

Η PWHT απαιτείται συνήθως σε δομικές εφαρμογές που αφορούν ανθρακούχους χάλυβες άνω του ορίου πάχους που καθορίζεται από τον κώδικα και χάλυβες με χαμηλό κράμα για τη μείωση των υπολειμματικών τάσεων που προκαλούνται από τη συγκόλληση, οι οποίες διαφορετικά θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην έναρξη ρωγμών και σε ενδεχόμενη εύθραυστη θραύση. Η διαδικασία περιλαμβάνει προθέρμανση, διαβροχή, θέρμανση σε θερμοκρασία στόχο και ελεγχόμενη ψύξη προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι παραμορφώσεις ή οι παραμένουσες τάσεις στις παρακείμενες περιοχές συγκόλλησης.

Τοπικές PWHT, όπως οι διαμορφώσεις spot ή bulls eye, χρησιμοποιούνται συχνά μετά από επισκευές και τροποποιήσεις συγκολλήσεων σε δοχεία πίεσης και συστήματα σωληνώσεων. Η προσεκτική σχεδίαση των τοπικών διαμορφώσεων PWHT είναι το κλειδί για την αποφυγή παραμορφώσεων, ρωγμών και άλλων βλαβών που παρατείνουν τον χρόνο διακοπής της επισκευής- οι προηγμένες θερμικές-μηχανικές αναλύσεις πεπερασμένων στοιχείων των τοπικών διαμορφώσεων PWHT και των καταστάσεων παραμένουσας τάσης τους μπορούν να βοηθήσουν στην επίτευξη αυτού του αποτελέσματος.