Mis on keevitusjärgne kuumtöötlus (PWHT)?

Keevitamine on paljude tööstusharude seadmete tootmise lahutamatu osa, kuid see võib põhjustada materjali moonutusi ja pinget. Seetõttu võib pärast keevitamist teostada keevitusjärgse kuumtöötluse (PWHT), et vähendada jääkpingeid ja suurendada materjali tugevust.

PWHT-katsetused on sageli ette nähtud tööstuskoodeksitega, näiteks surveanumate ja torustike koodeksitega, eriti kui materjal on vastuvõtlik pingekorrosiooni pragudele.

Mis on PWHT?

Keevitusjärgne kuumtöötlemine (PWHT) on terastele keevitusjärgselt teostatav termiline protsess. PWHT eesmärk on vähendada keevisliidetes esinevaid jääkpingeid, parandades samal ajal mehaanilisi omadusi, nagu plastilisus ja sitkus, mis teeb selle sageli kohustuslikuks rafineerimistehastes, naftakeemiatehastes või elektrijaamades kasutatavate surveseadmete puhul.

PWHT võib aidata leevendada keevitusprotsesside käigus tekkinud jääkpingeid, mis võivad muidu põhjustada probleeme, nagu vesinikust põhjustatud pragunemine või pingekorrosioonipragunemine. PWHT on suurepärane võimalus nende jääkpingete leevendamiseks ja keevitatud materjali tööparameetrite parandamiseks.

See metallurgiline protsess hõlmab materjali kuumutamist temperatuurini, mis ületab selle tavalist muundumistemperatuuri, ning seejärel aeglast jahutamist. See võimaldab mõningaid keevitamise käigus tekkinud jääkpingeid leevendada, samal ajal kui materjalis toimuvad muud muutused - need muutused võivad hõlmata keevituspiirkonna kõvaduse vähenemist, plastilisuse suurenemist või purunemisohu vähenemist.

Torustike PWHT nõudeid võib leida erinevatest eeskirjadest, näiteks ASME VIII jaotisest. Nende koodeksite tabelites on üksikasjalikult kirjeldatud, milliseid temperatuure on konkreetse torumaterjali PWHT-katsetamiseks vaja; kui see on siiski korralikult projekteeritud, et vältida esialgu suurte pingete tekkimist, ei pruugi PWHT enam vajalik olla.

Kuidas toimub PWHT?

Keevitusjärgne kuumtöötlus hõlmab tavaliselt materjali kuumutamist ideaalsele temperatuurile ja selle aeglast jahutamist, mis aitab leevendada keevitusest põhjustatud sisepingeid, parandades samal ajal mehaanilisi omadusi ja vähendades vesinikust põhjustatud pragunemise ja pingekorrosioonipragunemise ohtu.

PWHT nõuded sõltuvad kasutatavatest materjalidest ja eeldatavatest kasutustingimustest, näiteks nafta- ja gaasitorustike puhul on PWHT vajalik keevisliidete kaitsmiseks äärmusliku rõhu ja korrosiivse keskkonna eest; samas kui tuumaelektrijaama komponendid vajavad sageli PWHT-d ohutuse ja töökindluse tagamiseks.

Kuumtöötlust tuleb maksimaalse mõju saavutamiseks hoolikalt juhtida. Temperatuur peab olema piisavalt kõrge, et leevendada jääkpingeid ilma dekarboniseerimise või muude kahjulike mõjudeta, ning nii leotusaeg (aeg, mille jooksul materjal püsib sihttemperatuuril) kui ka jahutuskiirus mängivad olulist rolli. Kontrollitud jahutamine takistab uute pingete tekkimist, samas kui terade peenestamine suurendab tugevust ja sitkust.

PWHT-protsessid võivad olla keerulised ja hõlmavad eriseadmete ja koolitatud personali kasutamist. Kuna see ülesanne nõuab sageli selliseid ressursse ja teadmisi, võib olla kõige parem tellida see teenus spetsialiseerunud teenusepakkujalt, kellel on kõik vajalikud teadmised ja seadmed.

Millised on PWHT eelised?

PWHT suurendab üldiselt materjali tugevust, vähendades samal ajal hapra murdumise vastuvõtlikkust. See on eriti oluline, kui seda kasutatakse teraskomponentide puhul, mis puutuvad kokku keskkonnapingutustega, nagu kõrged temperatuurid või korrosioonirikkad keskkonnad, vähendades keevitamise käigus tekkivaid jääkpingeid ja jaotades ümber valmistamise käigus tekkinud jääkpingeid. Lisaks sellele võimaldab PWHT ajal kõrgemate temperatuuride kasutamine materjali karastamist, sadestumist ja vananemist, mis tugevdab veelgi vastupidavust hapra murdumise vastu.

PWHT-st põhjustatud muutused võivad samuti suurendada materjalide väsimusaja kestvust, suurendades nende sitkust ja plastilisust, mis võib olla eriti oluline nafta- ja gaasijuhtmete või tuumaelektrijaamade puhul, kus komponentide rike võib olla katastroofiliste tagajärgedega.

Tööstusnormid nõuavad sageli PWHT-katsetusi surveanumatele ja torujuhtmetele, mis on kokku keevitatud kokkupandavate ühendustega, sõltuvalt nende keemilisest koostisest, paksusest ja vastuvõtlikkusest pingekorrosioonipragudele.

PWHT soovitud tulemuste saavutamiseks on hädavajalik, et kasutataks õigeid protseduure ja määrasid, samuti põhjalikku dokumenteerimist ja kontrollimist kogu protsessi vältel. See võib olla eriti keeruline sellistes tööstusharudes nagu nafta- ja gaasitööstus, kus tuleb järgida rangeid regulatiivseid nõudeid.

Millised on PWHT puudused?

PWHT võib tuua kaasa mitmesuguseid puudusi, sealhulgas termilise moonutuse, temperatuuri hapnemise ja uuesti kuumutamise pragunemise. Nende probleemide minimeerimiseks ja selle tagamiseks, et need ei ületaks iga põhimetallitüübi puhul vastuvõetavaid piire, võib olla mõistlik tagada ka see, et PWHT töötlemise ajal ei ületaks ükski temperatuur selle tamperdamistemperatuuri künnist.

PWHT-keevitus võib avaldada negatiivset mõju ka keevitatud materjalide mikrostruktuurile, eriti karastatud ja karastatud legeeritud terastele, mis võivad selle protsessi käigus saada kahjustusi liigse pehmenemise või pingevabade pragude tekkimise tõttu. Lisaks sellele võivad PWHT-keevituseks vajalikud kõrged temperatuurid põhjustada keevisõmbluste sitkuse ja plastilisuse vähenemist, mis lõppkokkuvõttes nõrgestab surveseadmete tugevust ja vastupidavust.

Kuumtöötlemine võib keevitus- ja mehaanilise töötlemise kulusid suurendada, kuid selle eelised kaaluvad need kulud üles, sest PWHT võib oluliselt parandada keevisõmbluste kvaliteeti, vähendades samal ajal rabedast murdumisest tulenevat vigade riski.