PWHT ja süsinikterase keevitamine

Süsinik- ja süsinik-mangaanterased ning madala legeeritud terased, mis vastavad kõvadusnõuetele, ei vaja üldiselt PWHT-töötlust, kuigi surveanumate ja torustike koodide erinevused (nagu on üksikasjalikult kirjeldatud tabelis 1) muudavad ratsionaliseerimisprotsessi sageli keeruliseks.

Käesoleva artikli eesmärk on kirjeldada ja visandada PWHT nõudeid ja erandeid, mida kohaldatakse süsiniku- ja väheseotud materjalide suhtes.

Stressi maandamine

Kuna keevitamine põhjustab metallide, eriti madala süsinikusisaldusega terase jääkpingeid, võivad need põhjustada pragunemist ja nõrgenemist. Nende sisepingete leevendamiseks läbib materjal PWHT-kuumtöötluse, mille puhul kasutatakse muundumistemperatuurist madalamat temperatuuri ja materjal leotatakse pikema aja jooksul, enne kui see ühtlaselt kogu oma ristlõike ja pindala ulatuses maha jahutatakse.

PWHT nõuab temperatuuri, mis suudab leevendada keevitusest põhjustatud pingeid, vältides samal ajal metallurgilisi faasimuutusi ja temperatuuri hapnemist, seega tuleb kuumutamist ja ooteaega hoolikalt juhtida, et maksimeerida kasu ja tagada selle realiseerimine.

Survelainete kuumtöötlemine, mida tavaliselt kasutatakse surveseadmete puhul, kuid mida tehakse ka muude konstruktsioonide, näiteks sildade ja hoonete puhul, peaks olema arusaadav, et teha teadlikke otsuseid mis tahes ehitatavate või renoveeritavate konstruktsioonide kohta. On oluline, millal see protsess on vajalik ja millised on selle eelised, et teha otsuseid maksimaalsete teadmistega nende ehitamise kohta.

Mehaaniline pingevabastus (MSR) võib pakkuda üht meetodit jääkpingete leevendamiseks, kuid see ei paku samasuguseid metallurgilisi eeliseid nagu PWHT; seega ei tohiks seda pidada alternatiivseks lahenduseks. MSR võib siiski osutuda kasulikuks, kui detailide liigutamine otse ahju PWHT jaoks ei ole praktiline või võimalik, kuid seda ei tohiks pidada asendavaks töötlemisviisiks.

Temperatuuri muutus

Sõltuvalt kasutatavatest keevitusmenetlustest võivad jääkpinged ületada materjali voolavuspiir ja põhjustada keevituspiirkonnas rabedat purunemist. PWHT vähendab neid pingeid ümberjaotamise teel, vähendades seeläbi PWHT-keevitusmenetlustega keevitatud süsinikterasest konstruktsioonide purunemisohtu.

PWHT-keevitustöötlused ei vähenda mitte ainult pingevabastust, vaid neid saab kasutada ka kõvade keevitatud konstruktsioonide pehmendamiseks ja pehmendamiseks - suurendades plastilisust ja vähendades samal ajal keskkonna poolt toetatud pragunemisohtu -, mis on eriti kasulik keevituskeevituste puhul, mis on mõeldud hapu teenindusraudteevarustuse jaoks.

PWHT-muudatused võivad aidata vähendada vesinikust põhjustatud korrosiooni süsinikterastes ja suurendada nende väsimustõhusust ning vähendada riski. Tuleb siiski märkida, et PWHT erineb karastamisest, lahustöötlusest või vananemisprotsessidest (kuigi osa nende mõjudest võib olla saavutatud PWHT abil).

PWHT nõuded on määratletud erinevates eeskirjades, kusjuures PWHT-d nõudvate surveanumate ja torustike puhul on paksuse piiriks tavaliselt 32 mm. Koodid võivad erineda ka erinevate Charpy energiate või kontrollinormide tõttu, samuti süsinik- või C-Mn-teraste keemilise koostise erinevuste tõttu, mis muudab ratsionaliseerimise ebatõenäoliseks.

Keevitusvead

Jääkpinged võivad põhjustada nii nähtavaid kui ka nähtamatuid keevise defekte, sealhulgas katkestusi, poorsust ja pritsmeid; nähtavate defektide hulka kuuluvad keevise katkestused, poorsus ja pritsmed; nähtamatute defektide hulka kuuluvad mittetäielik sulamine, vähene plastilisus ja halvad mehaanilised omadused. Jääkpinged kahjustavad ka keevisõmbluste vastupidavust pingekorrosioonipragunemisele, suurendades samal ajal nende vastuvõtlikkust väsimusvigastusele - eriti keerukate konstruktsioonide või pikaajaliste kasutusviiside puhul.

Rusikareeglina võib öelda, et mida suurem on keevitusmaterjalide süsiniku- ja sulamisisaldus ning konstruktsioonide ristlõike paksus, seda suurem on nende potentsiaalne vajadus keevitusjärgse kuumtöötluse järele (PWHT). Selle põhjuseks on see, et keevitusjääkpinged vähendavad nende karastatud martensiidi olekus purunemiskindlust ja seega on vaja PWHT.

Siiski on PWHT-nõuetes mõned erandid. Vastavalt kehtivatele kangastandardite eeskirjadele võib teatavaid konstruktsioone vabastada PWHT-nõuetest, kui need on keevitatud spetsiaalselt kavandatud remondimenetluste abil ja kui nende puhul on kasutatud murdemehaanika meetodite abil arvutatud energiategurit.

Keevitamine on aktiivne protsess ja selle käigus tekkivad keevisliited võivad jahutusfaasis kogeda märkimisväärseid pingeid, mis tekitavad pingeid, mida tuleb hallata, et neid keevisliite saaks kasutada kriitilistes rakendustes. Seda saab saavutada elektroodi liikumiskiiruse vähendamisega, voolu kasutamise piiramisega keevitustööde ajal ning materjali tüübile ja paksusele sobiva koostisega kaitsegaaside kasutamisega.

Turvalisus

Keevitamine on lahutamatu osa nafta-, gaasi- ja keemiatöötlemisvarade ehitamisel ja hooldamisel. Kuid ebaõige keevitustöö võib tahtmatult nõrgendada seadmeid, tekitades materjalides jääkpingeid ja nõrgendades tugevust. Selle mõju leevendamiseks tuleks pärast keevitamist korrapäraselt teostada keevitusjärgset kuumtöötlust, et vähendada jäävpingeid keevitusmaterjalis, kontrollida keevitusjärgset kõvadust ja mõnel juhul suurendada mehaanilist tugevust.

PWHT on isoleerimismenetlus, mille puhul kasutatakse kõrgtemperatuurilisi takistussoojendeid, et tõsta keevitustemperatuuri umbes 300-1,125 kraadini, sõltuvalt terase tüübist ja süsinikusisaldusest. Kuumust rakendatakse elektrilise takistuskütte abil, mis on kavandatud töödeldava keevisõmbluse jaoks sobiva suurusega torule. Kõik paigaldusega seotud elektrikud peavad mõistma PWHT-tööde ajal selle ohutusmõjusid; kõik ühendused tuleb nõuetekohaselt eraldada, samal ajal kui ala tuleb eraldada ohutsoonina, et kaitsta tundmatuid isikuid, kes puutuvad kokku kõrgepinge elektrikaablitega.

PWHT nõuded on valmistuskoodide lõikes erinevad. Näiteks paksuse piir, mille puhul PWHT muutub vajalikuks, on väga erinev; näiteks BS 1113 [22] ja 2633 [23] piiravad seda kuni 0,25% süsinikusisaldusega süsinik-mangaanteraste puhul, samas kui PD 5500 ja Pr EN 13445 lubavad selle kasutamist kuni 140 mm paksuste keevisõmbluste puhul, tingimusel et need vastavad kehtestatud murdemehaanilise sitkuse nõuetele.