PWHT – keevitusjärgne kuumtöötlus

Keevitusjärgne kuumtöötlus on protsess, mille eesmärk on minimeerida ja ümber jaotada keevitamise käigus tekkinud jääkpingeid, mis võivad suurendada vastuvõtlikkust vesinikust tingitud pragunemisele või põhjustada muid struktuurilisi rikkeid.

PWHT-t viiakse tavaliselt läbi induktsioonkuumutuse abil. Induktsioonkuumutuses kasutatakse kõrgsageduslikku vahelduvvoolu, et tekitada magnetvälju ja pöörisvoolusid metalli kuumutamiseks; see sarnaneb PWHT-ga, kuid toimub kiiremini.

Lõõmutamine

Kõrvaldamine on üks tõhusamaid keevitusjärgseid kuumtöötlusi, mida kasutatakse keevitusprotsessides, ning selle käigus kuumutatakse piirkonda kindlaksmääratud ajavahemiku jooksul kindlale temperatuurile ja seejärel jahutatakse seda järk-järgult. Kõrvaldamine aitab leevendada materjalides tekkinud pingeid ning tagab samal ajal, et materjalid aja jooksul ühtlasemalt paisuvad ja kokku tõmbuvad.

Kõrvetamine aitab parandada keevisõmbluse soojusmõjutatud tsoonide (HAZ) füüsikalisi omadusi. Keevitamise käigus sadestuvad lahustest välja teatavad sulami elemendid, näiteks karbiidid, mis muudavad soojusmõjutatud tsooni hapraks ja korrosioonitundlikuks; kõrvetamine võib aga seda mõju vähendada ja parandada keevisõmbluse soojusmõjutatud tsooni struktuurilist terviklikkust.

PWHT-tehnoloogia võib oluliselt vähendada vesinikust tingitud pragunemise tõenäosust keevisõmblustes ning ennetada ka muid pragunemisviise, nagu näiteks väänamisest või tsüklilisest pingest tingitud pragunemist. Lisaks hõlbustab PWHT vajaduse korral remonti või asendamist ning suurendab tootmise üldist tõhusust.

PWHT-protsessi läbiviimisel on äärmiselt oluline kasutada sobivaid kuumutus- ja jahutusmeetodeid, et saavutada parimaid tulemusi. Eelkõige peab kuumutus olema piisav, et tõsta temperatuuri keevituspiirkonnas, samas kui jahutuskiirus ei tohi põhjustada täiendavaid soojusest tingitud pingeid. Isolatsioonimaterjalid võivad aidata hoida keevitustemperatuuri PWHT-protsessi ajal ühtlasena.

Normaliseerimine

Normaliseerimine on meetod, mille abil leevendatakse sisepingeid ja suurendatakse keevisõmbluste plastilisust. Selleks tõstetakse temperatuuri järk-järgult ja seejärel jahutatakse materjal järk-järgult maha – see aitab vältida surveanumate deformatsiooni, kõverdumist ja struktuurilise terviklikkuse rikkumisi, tagades kogu materjali ulatuses ühtlased jahutamiskiirused. Lisaks võimaldab normaliseerimine materjalil jahtuda ühtlases tempos, vähendades pragunemise ohtu.

Normaliseerimine hõlmab sulami koostisosade ühtlustamist homogeensemaks ja isotroopsemaks olekuks, aidates vähendada omaduste piirkondlikke erinevusi keevisõmbluste üldises tugevuses ja vastupidavuses, samas kui aatomite ümberjaotumine kuumtöötlemise käigus vähendab vesinikupõhiseid pragusid keevisõmblustes.

PWHT-nõuded sõltuvad keevitusmaterjali keemilisest koostisest ja paksusest. Kriitiliste torustike või surveanumate komponentide puhul võib PWHT olla normidega kohustuslik; lisaks võib selle kasutamine pikendada kasutusiga, vähendades korrosioonitundlikkust.

PWHT-töötlust saab teostada mitmesugustel materjalidel ja sulamitel, sealhulgas madala ja kõrge süsinikusisaldusega terastel. Sõltuvalt materjalist ja kavandatud kasutusotstarbest võib PWHT aidata leevendada jääkpingeid, karastada keevisõmblusi, vähendada vesinikusisaldust ning parandada keevisõmbluste tõmbetugevust, roomamisvastupidavust ja sisselõikevastupidavust.

Stressi leevendamine

Pinge leevendamise PWHT (ehk keevitusjärgne kuumtöötlus, lühendatult PWHT) on täiendav kuumtöötlusprotsess, mida kasutatakse keevitatud metallkomponentide jääkpinge leevendamiseks. Selle eesmärgi saavutamiseks hõlmab protsess metalli kuumutamist selle faasimuutuse vahemikust madalamale temperatuurile pikema aja jooksul, millele järgneb aeglane jahutamine – see vähendab kõvadust, suurendades samal ajal paindlikkust ja parandades plastilisust; muutes materjali vähem pragunemisele altiks ning vähendades pingekorrosiooni tekkimise tõenäosust karmi või happelise keskkonna tingimustes.

Jääkpinge kindlakstegemiseks mõeldud PWHT-katsetamine võib olla kohustuslik vastavalt keevitusnormidele ja surveseadmete/torustike projekteerimisstandarditele, kuna kumulatiivsed koormused võivad ületada materjali projekteerimispiiranguid, mis võib põhjustada keevisõmbluse purunemist, konstruktsiooni kahjustusi ja isikukahjustusi.

Pingete leevendamisel on ka lisaväärtus, kuna see aitab vältida vesinikust tingitud pragunemist (HIC), mille põhjustab kõrge vesinikukontsentratsioon ümbritsevas keskkonnas, mis tungib keevitusprotsessi käigus keevitatud materjalidesse. HIC-i saab vältida, kuumutades materjale vahetult pärast keevitamist, sundides vesiniku keevisõmbluse piirkonnast välja enne, kui see HIC-i põhjustab. Selliseid PWHT-töötlusi kasutatakse seetõttu tavaliselt pikkade komponentide puhul, nagu torud või survemahutite sulgemiskeevisõmblused.

Jahutamine

Paljud keevitusprotsessid tekitavad keevitamise käigus vesinikku, mis tuleb keevitusmetallist ja kuumuse mõjupiirkonnast (HAZ) ära juhtida, et vältida vesinikust tingitud pragunemist (HIC). Tavaliselt tähendab see temperatuuri tõstmist maksimumini ja seejärel aeglast langetamist, kuid selle tõhusaks toimimiseks tuleb võtta ka muid meetmeid, näiteks säilitada õige eelkuumutus- ja vahekuumutustemperatuur.

See meetod võimaldab vähendada keevisõmbluse jääkpingeid vastuvõetavale tasemele, kuigi see ei kõrvalda täielikult olemasolevaid tõmbejääkpingeid.

Tavaliselt hoitakse materjali selle maksimaalse temperatuuri juures sobiva aja jooksul, sõltuvalt materjali paksusest ja tüübist. Mida kauem see hoidmine kestab, seda madalamaks muutub materjali jääpinge tase.

Normaliseerimine on veel üks tõhus meetod keevisõmbluse kõvaduse vähendamiseks, mis on eriti kasulik materjalide puhul, mis puutuvad kokku kõrge soolasisalduse ja ilmastikutingimustega, aidates vähendada struktuuri moonutusi. Protseduuri käigus kuumutatakse materjali kuni maksimumtemperatuurini ja seejärel jahutatakse seda aeglaselt maha – see võimaldab ka eemaldada kogunenud liigse vesiniku, et vältida vesinikupõhise korrosiooni (HIC) tekkimist.