PWHT – keevitusprotsessi vajalik etapp

PWHT (keevitusjärgne kuumtöötlus) on keevitamise lahutamatu osa, mis vähendab jääkpingeid ja pehmendab kuumuse mõjualas olevat materjali ning parandab keevisõmbluse plastilisust, et vältida külmkrakkimist.

PWHT hõlmab materjali kuumutamist kindlale temperatuurile pikema aja jooksul ning seejärel selle järkjärgulist jahutamist. Tegemist on keeruka protsessiga, mis nõuab spetsiaalset varustust ja rajatisi.

Lõõmutamine

Kuumutusmeetod ja metalli jahtumise kiirus mõjutavad oluliselt selle lõplikke omadusi. Kogenud spetsialistid teavad täpselt, kuidas neid muutujaid tasakaalustada, et muuta tavaline metall projekti jaoks sobivaks materjaliks, mis vastab kõigile teie nõuetele.

Kõrvaldamine pehmendab materjali struktuuri, suurendades selle plastilisust ja vähendades kõvadust – muutes selle töödeldavamaks. See protsess hõlmab materjali kuumutamist üle selle rekristallisatsioonitemperatuuri, millele järgneb järkjärguline jahutamine määramata kiirusega, et ümber jaotada aatomid ja leevendada sisemisi pingeid.

Terasest ja rauast materjalide külmtöötlemist kasutatakse sageli selleks, et vähendada deformatsioonist tingitud sisepingeid, muutes samal ajal nende kuju ilma moonutuste või pragunete tekketa. See meetod võimaldab leevendada deformatsioonist tingitud sisepingeid.

Kõrvetamine on samuti oluline etapp paljude kriitiliste komponentide valmistamisel, mida kasutatakse sellistes tööstusharudes nagu elektritootmine ning nafta ja gaasi transport, aga ka meditsiiniseadmetes, näiteks kirurgilistes roostevabast terasest instrumentides. Kõrvetamine tagab usaldusväärsed keevisõmblused torudel, mida kasutatakse nafta või kütuse transportimiseks raskel maastikul ja kõrge rõhu tingimustes; näiteks peavad kütuse transportimiseks kasutatavad torud vastu pidama raskel maastikul ja taluma suurt rõhku, mistõttu neid tavaliselt enne kasutamist kõrvetatakse, et tagada vastupidavad keevisõmblused, mis sellistele nõudmistele vastu peavad.

PWHT-kuumtöötlus võib aidata parandada ka keevisõmbluse soojusmõjutatud tsoonide (HAZ) füüsikalisi omadusi, sealhulgas vähendada haprust ja metallikomponentide sadestumise või tahkumise kalduvust selles tsoonis, parandades seeläbi keevitatud materjalide üldist tugevust. Lisaks parandab terastruktuuri peenestamine mehaanilisi omadusi enne edasisi kuumtöötlusi või külmtöötlemistoiminguid.

Normaliseerimine

Normaliseerimine on kuumtöötlusprotsess, mille käigus metall kuumutatakse temperatuurini, mis on veidi kõrgem kui lõõmutustemperatuur, ning seejärel jahutatakse aeglaselt maha, et parandada metalli mehaanilisi omadusi ja vähendada kõvadust, suurendades samal ajal plastilisust ja vähendades pragunemise ohtu. Seda kasutatakse tavaliselt kuumvaltsitud terasplaatide, sepististe, valandite ning nikkelpõhiste sulamite puhul.

Pingete leevendamine on kuumtöötlus, mille eesmärk on vähendada eseme jääkpingeid. Seda protsessi võib läbi viia alla minimaalse faasimuutustemperatuuri. Pingete leevendamist võib kasutada nii keevitamisest kui ka sellistest protsessidest nagu karastamine, kiirjahutamine ja vanandamine tulenevate pingete leevendamiseks, samuti vesiniku eemaldamiseks keevitatud detailidest.

PWHT on paljude seadmetüüpide, sealhulgas survemahutite ja torude puhul hädavajalik protsess. See vähendab rabedat murdumist, parandab sitkust ja võib vähendada pingekorrosiooni teket; samas võib see protsess olla nii kulukas kui ka aeganõudev.

Kui detaili allutatakse järelkuumutamisele (PWHT), on äärmiselt oluline, et see oleks toetatud, et vältida tarbetut moonutust. Selleks võib kasutada spetsiaalselt selle detaili järgi kujundatud ja ühtlaste vahedega paigutatud toetuspinke; lisaks peaksid toed olema valmistatud materjalidest, mille soojuspaisumistegur on sarnane detaili omaga, et saavutada parimaid tulemusi.

Ravi järgne kontroll

Keevitamine on paljude tööstusharude lahutamatu osa, kuid võib aja jooksul materjale nõrgendada. Materjalide tugevuse säilitamiseks tuleks pärast keevitamise lõpetamist regulaarselt läbi viia keevitusjärgne kuumtöötlus (PWHT), mida tavaliselt nimetatakse keevitusjärgseks kuumtöötluseks või PWHT-ks. PWHT aitab vähendada jääkpingeid, reguleerida kõvadust ja parandada funktsionaalsust, kuid vale rakendamise korral võib see samal ajal jääkpingeid suurendada; edu tagamiseks peaks seda alati teostama PWHT-töötlemise alal koolitatud spetsialistid.

PWHT-keevisõmblusi kuumutatakse üle nende alumise kriitilise faasimuutustemperatuuri ja hoitakse selles temperatuuris kindlaksmääratud aja jooksul. Uuesti kuumutamine ja jahutamine põhjustab materjalide paisumist, leevendades seeläbi keevituspingeid. Seda protsessi nõuavad sageli tööstusstandardid selliste metallide puhul nagu süsinikteras, töökõvastunud teras ja kõrgsulamist teras.

PWHT suurendab materjalide plastilisust ja vähendab nende vastuvõtlikkust pingekorrosioonikraapimise suhtes, tugevdades neid samal ajal jääkpinge ühtlasema ümberjaotamise ja mikrostruktuuri ühtlustamise kaudu. See protsess on eriti kasulik kõrgetele temperatuuridele või korrosioonile avatud keevitatud detailide puhul; laserkeevitatud NiTi proovide väsimusvastupidavus on PWHT-töötlemise järel paranenud; vt joonist 37, mis näitab mõlema tüübi superelastiliste tsüklikõverate erinevusi. Seda võib seostada Ni4Ti3 sadestiste tekkimisega kaarpiirkonnas, mis pehmendavad jämedateralisi piirkondi, muutes need vähem haavatavaks pingekorrosioonimurdude suhtes.

Kulu

PWHT-kontrollimine võib olla nii aeganõudev kui ka kulukas, kuid selle tulemused võivad kaasa tuua tõsiseid tagajärgi tulevaste probleemide ja lepinguliste vaidluste näol. Seetõttu tuleks PWHT jaoks rakendada tõhus kvaliteedikontrollimeetod; tavapärased mittepurustavad kontrollimeetodid (NDT) ei vasta sellele vajadusele.

Käesoleva uuringu eesmärk oli uurida terassildades kasutatavate tugevdatud plaadielementide kohaliku keevitusjärgse kuumtöötluse (PWHT) nii majanduslikku kui ka mehaanilist otstarbekust. Hinnasime nii ahjukütte kui ka kohaliku PWHT-töötluse kulusid; seejärel võrdlesime nende mõju jääpingeile. Termilis-elastoplastiline lõplike elementide analüüs näitas, et kohalik PWHT andis tõhusa tulemuse nii maksimaalse tõmbejõu kui ka tasapinnast väljaspool asuvate deformatsioonide vähendamisel.

Keevitusjärgne kuumtöötlus (PWHT) on metallitööstuses oluline etapp selliste rakenduste puhul nagu torustikud, survemahutid, hoiustamismahutid ning avamere- ja maismaaplatvormid. PWHT-protsesside eesmärk on leevendada jääkpingeid, suurendada plastilisust ja vähendada keevitusest tingitud pingeid, samuti parandada metallurgilisi omadusi keevisõmbluste karastamise, sadestumise või vanandamise abil keevitusjärgse kuumtöötluse käigus.