PWHT- ja keevitusprotsesside simulatsioonikatsed

Keevitus- ja keevitusjärgse kuumtöötluse (PWHT) protsessid suudavad keevitatud konstruktsioonide mehaanilisi omadusi drastiliselt muuta, nii et täiustatud simulatsioonid ja vastavus tööstuskoodeksitele aitavad tagada, et surveanumad vastavad PWHT-järgsetele ohutus- ja toimivusnormidele.

FEA võimaldab inseneridel ennustada, kuidas struktuur deformeerub kuumutus- ja jahutustsüklite ajal, mis võimaldab neil projekteerida optimaalse kuumutustsükli, et vältida moonutusi ja pragunemist. Keevitusmetalli (WM) ja kuumusega mõjutatud tsooni jämetera (CGHAZ) koormuse ja nihkumise kõverad kipuvad PWHT korral lähenema, joondudes tihedalt kokku põhimetalli (BM) kõveratega, mis näitab mehaanilise käitumise märkimisväärset homogeniseerumist.

Struktuurianalüüs

Keevitusjärgne kuumtöötlemine (PWHT) on rõhuandurite tootmise lahutamatu etapp. PWHT võib leevendada keevituspingeid, vältida hilinenud pragunemist ning suurendada kokku keevitatud komponentide sitkust, roomakindlust, kasutusiga ja vastupidavust.

FEA võimaldab simuleerida PWHT-protsessi mõju laeva konstruktsiooni terviklikkusele, tagades vastavuse mehaaniliste projekteerimiskoodide ja ohutusstandardite nõuetele. Lisaks aitab see ennustada geomeetrilisi moonutusi PWHT ajal, et optimeerida kuumutamise/jahutamise kiirust moonutuste minimeerimiseks.

G91/C22 keevitusgeomeetria ja jääkpinge FEM-modelleerimise tulemused on suurepärases kooskõlas katseandmete põhjal. Keevitusmetalli mikrostruktuuri ja pingejaotuse simuleerimisel võeti teguritena arvesse mittetäielikke austeniidi ja martensiidi muundumisi, keevitusest põhjustatud moonutusi, pehmeid piirkondi kuumusega mõjutatud tsoonis ning baas- ja plakeeritud materjalide vahelist termilist pingete mittevastavust. Sõltumata nendest inhomogeensustest ennustab mudel siiski, et PWHT vähendab keevitusest tingitud jääkpingeid ning pingegradiente liimimisliidese juures.

Lõplike elementide analüüs (FEA)

Lõplike elementide analüüs (FEA) on insener-tehnika, mis kasutab matemaatikat, et simuleerida tegelikku käitumist ilma füüsilisi prototüüpe ehitamata. FEA mängib tänapäevases inseneriteaduses olulist rolli, aidates tootjatel vähendada tootearenduskulusid, järgides samal ajal rangeid ohutus- ja toimivusnõudeid.

FEA-analüüsiga saab täpselt simuleerida PWHT-töötluse jaotust ja mõju jäävpingetele keevitatud konstruktsioonides, samuti geomeetrilisi moonutusi ja materjalide omaduste muutusi, mis on põhjustatud kuumtöötlusprotsessidest, andes inseneridele teavet PWHT-parameetrite optimeerimiseks.

FEA-mudelite täpsus sõltub siiski sisendandmete kvaliteedist. Sellise tarkvaraga nagu Simcenter Femap saate hõlpsasti kontrollida oma mudelite terviklikkust, kasutades täiustatud projekteerimise kontrollimise ja inspekteerimise vahendeid, nagu SDC Verifier, et kontrollida koodimuudatusi kiiresti otse FEA töövoogudes, et kiirendada projekteerimisprotsessi ühe klõpsuga - saate isegi kohaldada standardseid reegleid või luua oma kohandatud kontrolle!

Termiline analüüs

Kuna surveseadmed vajavad keevitusjärgset kuumtöötlemist (PWHT), peaksid insenerid tegema struktuurianalüüsi, et tuvastada võimalikud nõrgad kohad ja deformatsioonile vastuvõtlikud alad - see võimaldab inseneridel projekteerimist optimeerida ja ohutust suurendada.

Insenerid kasutavad lõplike elementide analüüsi (FEA), et prognoosida täpselt geomeetrilisi moonutusi, mida põhjustab ebaühtlane kuumutamine ja jahutamine, mis võimaldab neil peenhäälestada PWHT-protsessi nii, et materjali kuumutatakse ühtlaselt ja minimaalsete moonutustega.

Vastavalt ASME katla- ja surveanumate koodeksile tuleb terasplaadil teha mitmesuguseid katsekatseid, et vastata ASME eeskirjadele. Üks selline katsetus on keevitusjärgne kuumtöötlemine (PWHT). Plaatide tarnijate poolt tarnitud plaate esindavad mehaanilised katsekupongid läbivad PWHT simulatsiooni, kusjuures nende mehaanilised omadused vastavad ettenähtud nõuetele pärast simuleeritud keevitusjärgset kuumtöötlemist (PWHT). Kahjuks on aga ebapiisavad katsemeetodid ja kasutatavad lihtsustatud kvalitatiivsed lähenemisviisid, mis ei võta arvesse simuleeritavaid tegelikke kuumtöötlemisprotsesse; samuti ei saa tegelikest tulemustest aru.

Materjalide katsetamine

Keevitusjärgne kuumtöötlemine (PWHT) on üha populaarsem tava keevitatud komponentide mikrostruktuuri ja mehaaniliste omaduste parandamiseks, sealhulgas jääkpingete vähendamiseks, pragude hilisemaks vältimiseks, konstruktsioonide parema sitkuse ja roomamispiiride parandamiseks ning sitkuse/jätkavahe piiride suurendamiseks.

Tehniline analüüs tuleb teha hoolikalt, et tagada, et PWHT ei põhjustaks keevitusstruktuuris moonutusi, väändumist või soovimatuid materjaliomadusi. Lõplike elementide analüüs (FEA) aitab inseneridel täpselt prognoosida termilist ja mehaanilist käitumist, kui struktuur selle protsessi käigus kuumutatakse ja jahutatakse.

Jääkpingete mõõtmiseks keevisõmblustes on olemas mitmeid meetodeid, sealhulgas laialdaselt tuntud XRD- ja puurimismeetodid. Kuid nende destruktiivse iseloomu ja vältimatute katsevigade tõttu on FEA hindamatu abivahend katsetulemuste toetamiseks ja katsetulemuste selgitamiseks. Aidates tuvastada piirkonnad, kus esinevad suured jääkpingete kontsentratsioonid, ja tehes ettepanekuid nende vähendamiseks PWHT töötlemise ajal, saavad tootjad optimeerida PWHT-protsesse ja toota järjepidevaid, korratavaid tulemusi, mis tagavad korratava jõudluse.