Keevitusjärgne kuumtöötlus

Keevitusjärgne kuumtöötlus (PWHT) on oluline etapp, mille abil leevendatakse keevitatud surveseadmetes jääkpingeid, mis võivad põhjustada defekte ja projekteerimisnõudeid ületavat kõvenemist, ning parandatakse seadme sitkust ja plastilisust, et need vastaksid projekteerimiskriteeriumidele.

PWHT-katse on nõutav enamikus keevitusprotseduuri kvalifitseerimise spetsifikatsioonides, nagu EN 13445 ja BS PD 5500, kus aja- ja temperatuurinõuded on esitatud tabelina.

Stressi leevendamine

Keevitusjärgne kuumtöötlus, mida tavaliselt nimetatakse PWHT-ks, võib vähendada terasdetailide sisepinget, et vältida moonutusi ja muid probleeme, mis võivad põhjustada nende rikkeid. PWHT võib aidata ka leevendada vesinikust tingitud pragunemist mõnedes sulamites ning vähendada korrosiooniprobleeme keevituskohtade lähedal teatud metallisortide puhul.

Terases võivad vormimise, tõmbamise ja töötlemise käigus tekkida sisepinged, mis põhjustavad jääkpinget (tõmbe- või surupinget), mis omakorda viivad moonutusteni ja lõpuks kasutusrikkumiseni. PWHT pakub tõhusat lahendust, kuumutades töödeldavat detaili selle alumise kriitilise temperatuuri üle ja jahutades seda seejärel järk-järgult ühtlaselt pingete leevendamiseks.

Konstruktsioonide kuumutamine sellele temperatuurile vähendab nende voolavuspiiri ja võimaldab jääkpingeil, mis ületavad uue alumise piiri, seda ületada, mille tulemusena tekib plastiline deformatsioon, mis leevendab jääkpingeid. See protsess, mida nimetatakse pingete leevendamiseks, hõlmab töödeldavate detailide hoidmist sellel temperatuuril reguleeritava aja jooksul, sõltuvalt nende suurusest ja keerukusest.

Suuremate komponentide, nagu õhureservuaaride ja katelde, PWHT-kontrolli viiakse sageli läbi, et kõrvaldada sisepinged enne, kui need võivad põhjustada püsivaid kahjustusi, ning tagada, et kõik sisepinged on vähendatud vastuvõetavale tolerantsitasemele enne lõplike töötlemis- või viimistlusprotsesside algust. Seda võidakse teha ka tootmisetappides, et kontrollida tolerantsinõuete täitmist enne lõplikke viimistlusprotsesse.

Kõvaduse reguleerimine

Keevitamine on nafta- ja gaasijuhtmete, elektrijaamade ning muude tööstusrajatiste käitamise lahutamatu osa. Kuigi keevitamisel on palju kasulikke funktsioone, võivad selle jääkpingeid aja jooksul materjali tugevust vähendada. Nende pingete tasakaalustamiseks ja seadmete töökindluse tagamiseks võib kasutada kuumtöötlusprotsesse, nagu näiteks PWHT; PWHT vähendab jääkpingeid, parandades samal ajal plastilisust ja sitkust, et saavutada või ületada algsed projekteerimisväärtused.

PWHT-töötlust rakendatakse tavaliselt süsinik- ja legeerterastele. Protsessi käigus kuumutatakse terast kindlaksmääratud temperatuurini ja hoitakse seda seal kindlaksmääratud aja jooksul – tavaliselt üks tund iga tolli paksuse kohta. Temperatuuri, jahutuskiirust ja hoidmisaja valikut tuleb hoolikalt kaaluda, kuna ebaõiged protseduurid võivad põhjustada karastamisest tingitud haprust, moonutusi ja korduskuumutamisel tekkivaid pragusid.

PWHT võib olla kulukas protsess, kuna selle puhul kasutatakse kallid energiaallikaid, et saavutada ja säilitada tõhusaks pingete leevendamiseks vajalikud kõrged temperatuurid. Lisaks võib PWHT-tsüklite korduv läbiviimine komponendi kasutusaja jooksul suurendada üldist energiatarbimist. Õnneks on olemas ka teisi alternatiive, mis pakuvad sarnaseid eeliseid – näiteks võivad komposiitmaterjalid taastada tugevuse ja jäikuse ilma kuumtöötlemise või ulatuslike keevitusprotsessideta.

Jõu suurendamine

Jõu suurendamine on võime tugevdada oma füüsilist jõudu; see on jõu manipuleerimise alavõime ja sekundaarse võime üks vorm.

Pwht-meetodid (nagu näiteks lõõmutamine, normaliseerimine ja karastamine) hõlmavad terase kuumutamist ja jahutamist, et eemaldada või ümber jaotada jääkpingeid. Muud protsessid võivad hõlmata sadestamist, vanandamist või muid metallurgilisi mõjusid, mis parandavad materjali mehaanilisi omadusi, näiteks kõvaduse vähendamist, sitkuse suurendamist või vesinikkrakenduse riski vähendamist; nende protsesside jaoks vajalike aegade ja temperatuuride osas tuleb küsida spetsialisti nõu.

PWHT võib mõjutada ka keevismetalli mikrostruktuuri, aidates seda peenestada. See võib parandada keevisõmbluste väsimusvastupidavust, mille tulemusena saavutatakse soodsamad tingimused.

Siiski ei sõltu paljudes rakendustes otsus PWHT kasutamise kohta ainult keevisõmbluse väsimusomadustest, vaid seda mõjutavad ka muud tegurid, näiteks konkreetsete eeskirjade või standardite keemilised ja/või paksusega seotud nõuded. Seetõttu tuleb selle otsuse tegemisel kaaluda kulusid ja võimalikke kahjulikke mõjusid; surveanumate ja torustike normid nõuavad sageli PWHT-töötlust teatud paksusest suurema keevisõmbluse puhul, samas kui muudel juhtudel määrab PWHT-töötluse vajaduse vastupidavus pingekorrosioonikrakkimisele.

Plastilisus

Plastilisus tähistab materjali võimet plastiliselt deformeeruda (st venida ja painuda ilma purunemata), erinevalt elastilisest deformatsioonist, mis pöördub tagasi, kui pingutus eemaldatakse. Enamik metalle on suhteliselt plastilised; traadi tõmbamine või lehtmetalli valtsimine on lihtsam tänu metallilistele sidemetele, mis võimaldavad korduvatel aatomitel venimisel või vormimisel üksteise mööda libiseda, samas kui hapramad materjalid kipuvad pragunema kohtades, kus jõud kontsentreeruvad.

Vormitavus on materjali omadus, mis näitab, kui kergesti saab metallist vormida õhukesi lehti või muid kujundeid; see on oluline omadus tootmises, kus kasutatakse väikeseid ja õhukesi komponente, nagu need, mida leidub lennundus- või autotööstuse osades.

Kuigi plastilisust ja vormitavust on võimalik mõõta mitmesuguste meetoditega, on üks parimaid ja usaldusväärsemaid näitajaid standardne tõmbetugevuse katse. Selle meetodi puhul kinnitatakse koormusanduriga ühendatud ülemise ja alumise lõuaga lameda või ümmarguse proovi, mille mõlemas otsas on haaramisosad ja keskel õhemad osad (nagu koerakont või hantlid), ning rakendatakse sellele jõuallikast pärit tõmbejõudu, kuni proov puruneb, tekitades pingekõvera-deformatsiooni kõver, kui proov venis ja seejärel murdus; kaelakoha deformatsioon on hea näitaja materjali plastilisuse kohta, kuigi tippväärtuse kindlaksmääramine võib osutuda keeruliseks sõltuvalt proovi valmistamise kvaliteedist.