Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely ja korroosionkestävyys

Teollisuuskohtaiset hitsausmääräykset edellyttävät usein PWHT-hitsausta tietyille materiaaleille. PWHT auttaa varmistamaan hitsattujen komponenttien eheyden äärimmäisissä olosuhteissa ympäristöissä, kuten fossiilisia polttoaineita käyttävissä voimalaitoksissa, ydinreaktorisäiliöissä ja muunlaisissa painelaitteissa.

Prosessi voi olla aikaa vievä ja vaatia erikoislaitteita. Tämän menettelyn seurauksena hitsattuihin laitteisiin voi syntyä vääristymiä tai vääntymiä, jotka edellyttävät korjaavia toimenpiteitä niiden korjaamiseksi.

Jäännösjännitysten vähentäminen

Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely (Post Weld Heat Treatment, PWHT) vähentää jäännösjännityksiä, säätelee materiaalin kovuutta ja parantaa mekaanista lujuutta hitsauksen valmistumisen jälkeen. PWHT olisi suoritettava painesäiliöiden, putkien ja ydinvoimalaitosten hitsauksen jälkeen, jotta voidaan vähentää hitsauksen epäonnistumisriskiä, kuten suurempaa halkeilumahdollisuutta tai alttiutta haurasmurtumille; jos näin ei tehdä, seurauksena voi olla hitsauksen epäonnistuminen ja lisääntynyt murtumisalttius. PWHT tarjoaa tehokkaan ja kustannustehokkaan menetelmän, jolla voidaan täyttää tiukat teollisuusstandardit turvallisemmin.

Sovelluksesta riippuen jäännösjännitystasot hitsiaineessa, lämpövaurioalueella ja viereisessä perusmetallissa voivat saavuttaa myötörajan - tällaisissa tapauksissa PWHT voi lievittää ja jakaa uudelleen nämä jäännösjännitykset parantaakseen hitsien käyttöjännitystä ja jäljitelläkseen samalla perusmateriaalin kaltaista rakenteellista käyttäytymistä.

Tässä asiakirjassa tutkitaan tasaisen PWHT:n vaikutuksia X-liitoksella hitsattuihin HSS-levyihin, joissa on hieman ylimitoitettu lisäaine. Leikkaukset erotettiin mekaanisesti ja niille tehtiin erilaisia PWHT-syklejä ja vetokokeita ennen makroskooppista ja mikroskooppista analyysia. Tulokset osoittavat, että PWHT:n aiheuttamat muutokset, kuten kaksoismartensiitin muodostuminen HAZ:ssa ja FZ:ssä, voivat alentaa jäännösjännitystasoja merkittävästi alle BM:ssä havaittujen tasojen ja vähentää samalla merkittävästi hitsin alueella esiintyviä jännityksen kohoamisia sekä parantaa käyttöjännitystä tasoille, jotka lähestyvät BM:ssä havaittua arvoa.

Kovuuden hallinta

Hitsauksen jälkeisellä lämpökäsittelyllä (PWHT) voidaan vähentää hitsausprosessien aiheuttamia jäännösjännityksiä, jotka jättävät jälkeensä jäännösjännityksiä, jotka voisivat muuten johtaa vetyperäiseen halkeiluun tai jännityskorroosiohalkeiluun. PWHT-käsittelyssä materiaalia kuumennetaan ja jäähdytetään sitten hitaasti uudelleen, mikä auttaa jakamaan ja lievittämään jännityksiä ja parantaa samalla sitkeyttä, mikä lisää kestävyyttä jännityssäröilyä vastaan.

PWHT-menetelmää voidaan käyttää myös materiaalien lujuutta ja sitkeyttä parantavien faasimuunnosten tai saostumien aikaansaamiseksi, mutta prosessin onnistuminen edellyttää monien muuttujien, kuten materiaalin lämpötilan ja altistuksen keston, hallintaa.

Kovuuskokeen tekeminen sen arvioimiseksi, tarvitseeko työkappale PWHT-käsittelyä, on suhteellisen yksinkertaista. Täytä näytekenno vedellä, lisää puskuri- ja indikaattorireagenssit, sekoita ja laske sitten, kuinka monta pisaraa tarvittiin päätepisteen (yleensä punainen ja sininen) saavuttamiseen. joissakin fotometreissä on mahdollisuus testata kalsiumkovuus erikseen kokonaiskovuudesta; näin saat tarkan kuvan materiaalin laadusta. Saatat toisinaan saada sinisen sijasta violetin loppupisteen; tämä johtuu yleensä kuparin (levämyrkkyjen tai putkien) aiheuttamasta häiriöstä, mutta se voidaan korjata lisäämällä alussa ylimääräisiä pisaroita titranttia.

Vahvuuden lisääminen

Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely vähentää ja jakaa jäännösjännityksiä, mutta se voi myös saada aikaan metallurgisia muutoksia, jotka lisäävät lujuutta. Prosessin aikana käytetyissä korkeammissa lämpötiloissa voi tapahtua karkaisua tai saostumista, mikä alentaa kovuutta ja parantaa samalla sitkeyttä ja vähentää murtumisriskiä.

PWHT-laitteet tarjoavat käyttäjilleen merkittäviä etuja. Sen avulla voidaan varmistaa, että hitsaussaumat kestävät suuria rasituksia ilman vikoja tai vuotoja, mikä on erityisen tärkeää öljy- ja kaasujalostamoissa, petrokemian laitoksissa ja ydinvoimaloissa, joissa laitteiden on kestettävä ankaria olosuhteita.

PWHT-prosessit voivat olla kalliita, koska ne ovat riippuvaisia erikoistuneista tiloista ja laitteista sekä aikaa vievistä lämmitys-/jäähdytysjaksoista, mikä lisää projektikustannuksia ja viivästyttää aikataulua. Toistuvat kuumennus-/jäähdytysjaksot voivat aiheuttaa lämpöväsymystä joissakin seoksissa, mikä lyhentää niiden käyttöikää ajan myötä.

Intertek tarjoaa PWHT-palveluja hitsattujen komponenttien mikrorakenteen parantamiseksi ja jäännösjännitysten vähentämiseksi. Meillä on laajaa kokemusta PWHT-hitsauksesta öljy- ja kaasuteollisuuden, petrokemian, energiantuotannon, kemian prosessoinnin ja teräksen/metallien valmistuksen sovelluksissa sekä hiili- ja ruostumattomien/korkeaseosteisten materiaalien osalta, jotka täyttävät ASME Section VIII -standardin vaatimukset tai tietyt paksuusrajat.

Korroosionkestävyys

Korroosionkestävyys on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista, joiden ansiosta metalleja voidaan käyttää lukuisissa käytännön sovelluksissa. Se johtuu sekä sen luontaisista korroosionkestävyysominaisuuksista että korroosiovaurioita vastaan toteutetuista suojatoimenpiteistä.

Ruostumattomassa teräksessä oleva kromi auttaa muodostamaan passiivisen kromioksidikerroksen, joka estää happea tunkeutumasta sen ydinmetalliin ja estää siten korroosiota ja ruostumista. Myös muut elementit, kuten nikkeli, mangaani ja molybdeeni, lisäävät ruostumattomien terästen korroosionkestävyyttä.

Korroosionkestävyyden puute voi olla kohtalokas biolääketieteellisille laitteille. Transkatetrisissä sydänläpissä käytettävät metalliset stentit edellyttävät erinomaista korroosionkestävyyttä; tämän standardin noudattamatta jättäminen voi johtaa stentin mekaanisiin vioittumisiin ja negatiivisiin biologisiin reaktioihin, jotka uhkaavat sekä potilasta että terveydenhuollon tarjoajia.

PWHT parantaa materiaalien korroosionkestävyyttä karkaisemalla tai saostamalla ne alhaisemmalle kovuustasolle ja parantamalla samalla sitkeyttä ja sitkeyttä, mikä auttaa vähentämään hitsausvirheitä ja ylikuormitusmurtumien riskiä. PWHT-menetelmää tarvitaan usein eri teollisuudenaloilla - työkarkaistuja teräksiä, hiili- ja niukkaseosteisia teräksiä sekä öljy- ja kaasu- ja ydinteollisuudessa PWHT-menetelmää tarvitaan usein painelaitteita korjattaessa.