Keevitusjärgne kuumtöötlus

Keevitusjärgne kuumtöötlemine (PWHT) on laialdaselt kasutatav protsess välitöödel ja remonditöödel, mida kasutatakse jääkpingete vähendamiseks, et pehmendada keevitusmaterjali kõvadust ja suurendada tugevust.

PWHT nõuded sõltuvad nii toru materjalist kui ka ASME koodeksi nõuetest; tabelis 331.1.1 on esitatud PWHT hoidmistemperatuuri vahemikud, mida kohaldatakse erinevate materjalide suhtes punktis 331.1.1.

Tugevus

Keevitusjärgne kuumtöötlemine (PWHT) on kontrollitud kuumutus- ja jahutusprotsess, mida rakendatakse keevitatud komponentide suhtes nende mehaaniliste omaduste parandamiseks ja jääkpingete leevendamiseks. PWHT suurendab keevitatud materjalide tugevust ja kõvadust, vähendab keevise defekte ja kaitseb keskkonnast tingitud pragunemise eest. PWHT soodustab ka dislokatsioonide liikumist keevitatud materjalide kristallstruktuuris, aidates leevendada jääkpingeid ja vähendada pingekontsentratsioone. Torustike puhul, mis puutuvad kokku keskkonnapingutustega, on tavaliselt vajalik PWHT; üksikasjalik arutelu erinevate torumaterjalide spetsiifiliste nõuete kohta on esitatud punktis 331.1.1 koos tabelitega 331.1.1, 331.1.2 ja 331.1.3 standardis ASME B31.3.

Sellel SEM-fotol on kujutatud erinevused murdepindade vahel, mis on kuumtöödeldud ja mitte kuumtöödeldud proovide vahel. Kuumtöödeldud proovidel on siledamad purunemispinnad, samas kui töötlemata proovidel on näha jõemustritega rabedat purunemisviisi.

Vastupidavus

Keevitusjärgne kuumtöötlus (PWHT) on kuumutus- ja jahutusprotsess, mida kasutatakse keevitatud materjalide sitkuse suurendamiseks, jääkpingete leevendamiseks ja keevitusdefektide, näiteks pragude tekkimise riski vähendamiseks. PWHT on eriti oluline siis, kui toru on keskkonnast tingitud pingete või pingete all, näiteks nafta- ja gaasijuhtmetes või tuumaelektrijaamades; spetsiifilised standardid, nagu ASME VIII jagu, näevad sageli ette keevitusjärgse kuumtöötluse nõuded sellistele torustikurakendustele.

PWHT-protsessides kasutatakse tavaliselt kontrollitud ramp-kuivatusprofiili temperatuuril, mis on madalam kui materjali esialgne muundumistemperatuur, et vähendada võimalikke negatiivseid kõrvalmõjusid, nagu uuesti kuumutamise pragunemine, moonutamine ja sitkuse vähenemine. Edukate töötlustulemuste saavutamiseks on oluline, et ramp/soak-kiirust ja hoidmistemperatuuri juhitaks tõhusalt.

Allpool esitatud SEM-piltidel võrreldakse keevitatud NiTi traatproove ilma PWHT-töötlusteta ja PWHT-töötlustega, kusjuures viimaste puhul on murdepinnad siledamad ja nende murdepindadel puuduvad jõemustrid. On leitud, et PWHT-töötlused vähendavad oluliselt materjalide keskkonna poolt toetatud pragunemistundlikkust, suurendades samal ajal kasutusiga.

Korrosioonikindlus

Korrosiooni tingimustes võivad keevisliited muutuda hapraks ja ebaõnnestuda. PWHT aitab seda ohtu vähendada, vähendades pingetaset keevisliidete piirkonnas; lisaks parandab see vastupidavust vesinikukahjustuste ja muude korrosioonivormide vastu.

PWHT on tunnustatud meetod keevitatud konstruktsioonide vastupidavuse suurendamiseks keemiatehastes, naftatöötlemistehastes ja muudes tööstusrajatistes. See protsess aitab vähendada keevisõmbluste ohtu, suurendades samal ajal materjali tugevust nii tõmbetugevuse kui ka voolavuspiiride suurenemise kaudu. Lisaks aitab PWHT vältida pingekorrosiooni pragunemist ja muid korrosiooni vorme oma materjalides.

Mitmed keevitusprotsessid tekitavad keevituspiirkonnas jääkpingeid, mis ületavad materjali konstruktsiooni piirväärtusi, mis viib väsimuspragude tekkimiseni. PWHT võib neid jääkpingeid oluliselt vähendada ja muuta pragude leviku teed/kiirust.

Paljud torustike keevisliited vajavad plasmakõmbluse kuumtöötlemist (PWHT). PWHT võib vähendada keevisõmbluste vastuvõtlikkust metallurgilisele lagunemisele, suurendada tugevust ja plastilisust ning suurendada korrosioonikindlust agressiivsete korrosioonitingimuste suhtes. Kahjuks võib PWHT avaldada negatiivset mõju keevitatavusele ja kasutusvõimele; seetõttu on väga oluline, et enne selle töötlemise alustamist hinnatakse põhjalikult selle eeliseid ja kulusid. Käesolevas aruandes uurime selle päritolu ja alust, samuti PWHT praeguseid nõudeid ja erandeid tuumaenergiaalases kasutuskeskkonnas.

Vastupidavus

Keevitusjärgne kuumtöötlus (mida nimetatakse ka pingevähendamiseks) on termiline protsess, mille eesmärk on vähendada keevitusprotsesside käigus tekkinud jääkpingetest põhjustatud rabeduse riski. Jääkpinged keevituspiirkondades võivad kombineeruda koormuspingetega, mis ületavad materjali konstruktsiooni piirid ja võivad põhjustada pragunemist, väsimust ja lõpuks rabedat purunemist, kui neid ei kontrollita; PWHT soodustab dislokatsioonide liikumist kristallstruktuurides, et need pinged kõrvaldada, ja on vajalik alati, kui keevisliidetes võib tekkida keskkonna poolt toetatud pragunemine.

PWHT nõuded on sätestatud erinevates eeskirjades, kusjuures tingimused erinevad sõltuvalt toru materjalist ja grupinumbrist. ASME B31.3 sisaldab kohustuslikke PWHT-eeskirju, mis sõltuvad torude materjalikoostisest; siiski on olemas erandid kohustuslikust katsetamisest, kui keevisõmblused on valmistatud paksematest, spetsiifilistest keevitusmaterjalidest valmistatud torudest.

PWHT nõuded elektrijaamade torustike puhul muutuvad vähem oluliseks, kui toru läbimõõt suureneb, säilitades samal ajal konstantse seinapaksuse, kuna pikipingevektori ja keevisõmbluse suuna vahelise nurga puutuja (theta "th") väärtused vähenevad. Seega on keevitamise käigus tekkivad jääkpinged paksuseinaliste torude puhul veelgi suuremaks probleemiks kui õhukeseinaliste torude puhul.