Post keevitusjärgne kuumtöötlemine süsinikterase jaoks

Keevitusjärgne kuumtöötlus ehk PWHT aitab lõdvestada ja ümber jaotada keevitusprotsesside käigus tekkinud jääkpingeid, mida sageli nõutakse koodeksites teatud paksusnõudeid ületavate materjalide puhul.

Soojendamise ja jahutamise kiirust tuleb hoolikalt juhtida, et vältida termilist šokki, moonutusi või ebaühtlast pingevabastust. PWHT võib teostada kas ahju või kohalike elektritakistuse tekke või padjakeste abil.

Lõõmutamine

PWHT vähendab oluliselt tõmbejääkide pingeid keevituspiirkondades, kuid ei kõrvalda neid täielikult. Enamik väsimustsükleid tekitavad endiselt täielikult tõmbepinged, mis võivad olla äärmiselt kahjulikud.

Täielik lõõmutamine hõlmab hüpoeutektoidsete ja eutektoidsete faaside kuumutamist temperatuurini, mis on umbes 50 °C kõrgem kui nende vastavad Ac3 ja Ac1 temperatuurid, ning seejärel nende järkjärgulist jahutamist, et saavutada peaaegu tasakaalustruktuurid. See protsess aitab vältida vesiniku hapnikutaastumist, vähendades samal ajal keskkonnast tingitud pragunemisohtu.

Väikeste komponentide PWHT on võimalik, kuid seda tuleb teha hoolikalt. Kui leotamise, kuumutamise ja gradientide kontrollribasid ei ole õigesti mõõdetud ja paigutatud, võib see põhjustada konstruktsioonielementide moonutamist või kokkuvarisemist või viia jääkpinge ebastabiilsuse tõttu katastroofilise rikke tekkimiseni. Temperatuuri hoidmiseks kuumutatud ribade sees tuleb kasutada isolatsiooni; samuti tuleb kasutada automaatseid registreerivaid termomeetreid.

Normaliseerimine

See töötlus, mida tavaliselt rakendatakse madala legeerterägedele, eemaldab keevitamisel tekkinud jämeteralise struktuuri ja parandab materjali omadusi. Lisaks vähendab see hapruse purunemise ohtu, blokeerides samas piiramatu termilise pinge keevituspiirkonnas.

Metalli kuumutamine temperatuurini üle kriitilise ülemise punkti ja seejärel leotamine sektsiooni paksusega proportsionaalse aja jooksul enne jahutamist ümbritseva õhu temperatuuril kontrollitud jahutusega keskkonnas. Protsessi käigus tekivad peeneteralised struktuurid ja ühtlased mikrostruktuurid, mis aitavad leevendada sisepingeid, muutes materjali paindlikumaks nii vormimisoperatsioonide kui ka kasutamise osas.

Täielik normaliseerimine, mida kasutatakse kõige sagedamini süsinik- ja süsinikmangaanteraste puhul, võib teatud rakendustes karastamist tõhusalt asendada. Kahjuks ei kõrvalda täielik normaliseerimine siiski kõiki jääkpingeid; väsimusprojekti koodid võivad nõuda selle erinevuse arvessevõtmiseks täiendavat renormaliseerimist.

Stressi leevendamine

Pingevähendust kasutatakse materjali sisemiste pingete vähendamiseks, mis on põhjustatud tootmisprotsessidest, nagu vormimine ja mehaaniline töötlemine, näiteks surumine pinnal või pinge selle sisemuses. Pingevabastamine on sarnane lõõmutamisega, sest see hõlmab materjali kuumutamist kõrgemale temperatuurile kindlaksmääratud aja jooksul, enne kui see aeglaselt jahtub kindlaksmääratud aja jooksul tagasi.

Pingevähendus pakub mitmeid eeliseid, sealhulgas vähendab keevisõmbluse tõmbetugevust ja tugevdab väsimuskindlust lokaalsetes sisselõikedes ja pingekontsentraatorites, suurendades samas ka teradevahelise karbiidi sadestumist. Siiski võib pingevabastust negatiivselt mõjutada PWHT-protsessi ajal kasutatav ebaõige jahutustehnika, temperatuurikontroll või keevitustehnika; tulemuste maksimeerimiseks on hädavajalik, et neid tegureid kasutataks selle protsessi ajal õigel ajal ja temperatuuril.

Karastamine

Madalalt legeeritud süsinikterased vajavad keevitusjärgset kuumtöötlemist (PWHT), et saavutada piisavalt tugev ja sitke mikrostruktuur. See protsess hõlmab komponendi kuumutamist teatud temperatuurini pikema aja jooksul, enne kui see järk-järgult tagasi jahutatakse.

Metallurgilise struktuuri muutmine võib aidata vähendada hilinenud pragunemise tõenäosust ja suurendada plastilisust, samuti parandada keevisõmbluste korrosioonikindlust, sitkust, löögitugevust ja vastupidavust rabedatele murdumistele.

PWHT teostatakse tavaliselt kontrollitavate eelsoojendus- ja kuumutussüsteemide abil, mille termopaarid on strateegiliselt paigutatud, et tagada ühtlane kuumutamine ilma komponentide moonutusteta. PWHT võib kasutada ka suuremate komponentide, näiteks torude ringkeevisõmbluste või pikkade surveanumate sulgemisõmbluste puhul, kuigi selle tehnika väljatöötamine võib olla keerulisem soojuspaisumise erinevuste tõttu, mis võivad põhjustada märkimisväärseid moonutusi.