Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely

Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely (Post Weld Heat Treatment, PWHT) on hallittu prosessi, jossa hitsattua materiaalia kuumennetaan sen alemman kriittisen muuntumislämpötilan yläpuolelle pitkäksi aikaa, yleensä hitsaustoimien jälkeen, hitsausprosessien aiheuttamien jäännösjännitysten ja mikrorakenteen muutosten käsittelemiseksi. PWHT-menetelmää voidaan tarvita itse hitsauksen aiheuttamien jäännösjännitysten tai mikrorakennemuutosten vuoksi.

Hitsaus ja lämpökäsittely

Hitsaus on olennainen prosessi rakentamisessa ja valmistuksessa, mutta se voi aiheuttaa jännityksiä ja puutteita hitsattuihin komponentteihin. Hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä (PWHT) käytetään näiden ongelmien ratkaisemiseen ja hitsausprosessien aikana tuotettujen hitsiaineiden mekaanisten ominaisuuksien parantamiseen. PWHT voi vähentää hauraiden faasien muodostumista, lievittää hitsausjäännösjännityksiä, parantaa sekä perusmateriaalin että hitsausalueen komponenttien sitkeyttä ja sitkeyttä ja auttaa samalla vähentämään riskejä, kuten jännityskorroosiota tai vedyn aiheuttamaa halkeilua.

PWHT tarkoittaa yleensä koko hitsatun rakenteen lämmittämistä alle kriittisen muutoslämpötilan ennalta määrätyksi ajaksi, jotta hitsiaine laajenee ja hitsausjäännösjännitykset poistuvat. Valittu PWHT-menetelmä riippuu useista tekijöistä, kuten koostumuksesta, loppukäytöstä tai käyttöolosuhteista ja hitsaustekniikasta.

PWHT-menetelmää voidaan käyttää myös tiettyjen terästen karkaisu-, saostumis- ja vanhenemisvaikutuksiin, jolloin saadaan jännityksenpoistoa laajempia etuja, kuten alhaisempi kovuus, parempi sitkeys ja lämpöväsymiskestävyys. Vaikka PWHT tarjoaa useita etuja, on huomattava, että sen soveltaminen voi olla kallista ja työvoimavaltaista; lisäksi saatetaan tarvita erikoislaitteita ja -tiloja; tarkat lämpötilanrekisteröintilaitteet on kalibroitava etukäteen, jotta lämpötilaa voidaan hallita tarkasti hitsausprosessien aikana.

Hehkutus

Hehkutus on yksi PWHT:n tärkeimmistä osista, joka auttaa parantamaan metallin ominaisuuksia, kuten sitkeyttä, sitkeyttä ja homogeenisuutta, jotka auttavat vahvistamaan rakenteita, kuten putkistoja, siltoja ja paineastioita, ajan mittaan kohdistuvia voimia vastaan.

Hehkutusta voidaan käyttää erilaisiin metalleihin ja seoksiin niiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien muuttamiseksi kuumentamalla, pitämällä ja hitaasti jäähdyttämällä. Hehkutus edellyttää kuumentamista, pitämistä ja hidasta jäähdyttämistä, kunnes haluttu tulos on saavutettu.

Tarkka lämpötilan säätö on avainasemassa minkä tahansa PWHT-prosessin onnistumisessa, ja Libratherm tarjoaa useita PID-ramppisäädintä, jotka mahdollistavat hehkutusprosessin tarkan lämpötilan hallinnan ja jotka voidaan konfiguroida yksilöllisten määrittelyjen mukaan.

Hehkutus tarkoittaa kylmätyöstetyn materiaalin lämmittämistä juuri sen kriittisen muuntumispisteen (CTP) yläpuolelle liotusta varten, mikä mahdollistaa jännityksenpoiston, mikrorakenteen hienosäädön, vedynpoiston, hiilenpoiston ja pienemmän työkarkaisun, samalla kun kylmätyöstön aiheuttama työkarkaisu vähenee. Kun tämä vaihe on suoritettu, voidaan aloittaa hidas jäähdytys jäännösjännitysten muodostumisen välttämiseksi; lisäksi hehkutus edistää uudelleenkiteytymistä korvaamalla epämuodostuneet ja jännittyneet rakeet suuremmilla ja yhtenäisemmillä rakeilla, mikä tekee materiaalista sitkeämmän ja vähentää samalla työstökovettumista; tämä on erityisen tärkeää teräksiä ja seoksia työstettäessä.

Normalisointi

Hitsauksen jälkeen osiin, joita ei ole normalisoitu tai hehkutettu asianmukaisesti, voi syntyä sisäisiä jännityksiä, jotka johtavat metallin rikkoutumiseen. PWHT-normalisointi poistaa nämä sisäiset jännitykset kuumentamalla materiaalia jonkin aikaa austeniittialueen kriittistä lämpötilaa korkeampiin lämpötiloihin ja jäähdyttämällä sitä sitten ilmassa - tämä tarjoaa vaihtoehdon täydelliselle hehkutukselle, kun se on tarpeen työstettävyyttä vaativille osille.

Rautapohjaisten metallien, kuten hiiliteräksen, ruostumattoman teräksen ja seosteräksen, lämpökäsittelyyn kuuluu yleensä sammutus- ja karkaisuprosessit, joilla saavutetaan paras mahdollinen suorituskyky.

Teräksen normalisoinnissa terästä kuumennetaan 30-50 celsiusastetta austeniitin kriittisen lämpötilan yläpuolelle tietyksi ajaksi, minkä jälkeen sitä pidetään siinä jonkin aikaa ja jäähdytetään ilmassa. Prosessi muistuttaa hehkutusprosessia, mutta jäähdytysnopeus on hieman nopeampi ja kiderakeet ovat hienontuneet, mikä johtaa sitkeämpiin rakenteisiin ja parantaa sitkeyttä (AKV-arvo).

Koneistettavuuden parantamistekniikoita käytetään yleensä kappaleiden iskunkestävyyden ja koneistettavuuden parantamiseen. Lisäksi niukkaseosteisissa kuumavalssatuissa teräslevyissä, takeissa ja valukappaleissa käytetään usein näitä prosesseja tyydyttävän lujuuden saavuttamiseksi ja samalla murtumisen todennäköisyyden vähentämiseksi käytön aikana.

Stressin lievittäminen

Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely (Post Weld Heat Treatment, PWHT) on lämpöprosessi, joka on suunniteltu vähentämään ja jakamaan jäännösjännityksiä hitsatuissa materiaaleissa tyypillisesti kuumentamalla ne korkeaan lämpötilaan ja jäähdyttämällä ne sitten takaisin valvotuissa olosuhteissa ennen kuin ne palautetaan takaisin ympäristön lämpötilaan.

Jännityksenpoistolla pyritään lievittämään sisäisiä jännityksiä, jotka aiheuttavat halkeilua ja vääristymiä hitsatuissa kappaleissa ja valukappaleissa, kun taas PWHT auttaa parantamaan mekaanisia ominaisuuksia, jotka tekevät metalleista vastustuskykyisempiä väsymystä ja muita tekijöitä vastaan, jotka johtavat käytönaikaisiin vikoihin.

Hitsaus on tärkeä teollinen prosessi, mutta siihen liittyvät rasitukset voivat vaarantaa tuotteen eheyden ja suorituskyvyn. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi PWHT-prosessissa käytetään lämmitettyjä/jäähdytettyjä uuneja metallin sisäisten jännitysten poistamiseksi. Näin varmistetaan, että hitsatut komponentit kestävät aiotut kuormitukset ja ympäristöolosuhteet.

PWHT olisi suoritettava valvotussa ympäristössä, jotta hitsit voidaan suojata hapettumiselta ja vedyn aiheuttamalta halkeilulta, joka tapahtuu, kun hitsauksen aikana imeytynyt vety reagoi ilman hapen kanssa ja aiheuttaa halkeilua. Lisäksi PWHT voi pehmentää komponentteja niin, että ne voidaan työstää tarkkoja mittoja ja pintakäsittelyjä noudattaen - tämä on erityisen arvokasta korkeapaineisissa sovelluksissa, joissa murtuminen voi tapahtua nopeasti.