Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittelykaava

Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely (pwht) on jännityksenpoistomenetelmä, joka on suunniteltu vähentämään jäännösjännityksiä hitsaussaumojen lähellä. Useimmissa säännöissä edellytetään paikallisia PWHT-käsittelyjä väsymissäröjen estämiseksi prosessiputkijärjestelmissä.

Paikallisen PWHT:n optimaalisten olosuhteiden määrittämiseksi käytettiin täydellistä faktorisuunnitelmaa, jossa oli kolme tekijää. Tutkittavia muuttujia olivat:

Lämpötila

PWHT ei saisi koskaan ylittää käsiteltävän materiaalin karkaisulämpötilaa, ja kaikki tällaiset yritykset on todennettava mekaanisilla testeillä, jotta voidaan osoittaa, että lujuus ei ole laskenut alle kyseiselle laadulle määritellyn tason. Sen vuoksi hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely on suoritettava alueilla, jotka on määritelty hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä säätelevissä erityissäännöissä, kuten liotusalueilla, lämmitetyillä alueilla tai gradientin säätöalueilla.

Jotta PWHT-tulokset olisivat optimaaliset, käsiteltävät kappaleet olisi tuettava liotusaikana niille sopiviksi muotoilluilla sisäisillä ja ulkoisilla jalustoilla, jotka on sijoitettu säännöllisin väliajoin niiden ympärille. Tämä vaihe on erityisen tärkeä paineastioiden kohdalla, joihin kohdistuu sisäisiä ja ulkoisia voimia, jotka aiheuttavat laajentumista ja supistumista.

Paine

Hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä (Post Weld Heat Treatment, PWHT) käytetään lieventämään jäännösjännityksiä, jotka muutoin yhdessä kuormitusjännitysten kanssa ylittäisivät materiaalin suunnittelurajat ja johtaisivat mahdollisesti hitsin rikkoutumiseen, jännityskorroosiohalkeiluun tai hauraisiin murtumiin. PWHT vähentää näitä jännityksiä kuumentamalla ja jäähdyttämällä hitsiainetta hallitulla nopeudella niiden lieventämiseksi.

Käsiteltävän teräksen tyypistä riippuen on olemassa erilaisia PWHT-menetelmiä, joita voivat olla hehkutus, normalisointi, karkaisu ja jännityksenpoisto. Kun valitaan sopiva menetelmä kemiallisen koostumuksen tai aiotun käyttötarkoituksen (esimerkiksi painesäiliöt tai putket) perusteella, asianmukaiset laitteet ja tilat, joissa säilytyslämpötiloja valvotaan asianmukaisesti, laadunvarmistustoimenpiteet sekä sopiva lämmitys- ja jäähdytysnopeus ovat keskeisiä tekijöitä, jotta saavutetaan halutut odotukset täyttävät tulokset.

PWHT voidaan vaatia säännöissä, kun hitsiaine ylittää tietyn paksuusrajan, mutta se voidaan määrittää myös mikrorakenneanalyysin tai jännityskorroosiohalkeilualttiuden perusteella.

PWHT:n asianmukainen käyttö on olennaisen tärkeää hitsattujen rakenteiden hitsausvirheiden ja muiden vikojen ehkäisemiseksi. PWHT voi lisätä sitkeyttä, parantaa sitkeyttä ja vähentää halkeiluriskiä käytön aikana; jos PWHT:tä kuitenkin käytetään liian nopeasti tai hallitsemattomasti, nämä vaikutukset voivat kääntyä päinvastaisiksi ja johtaa rakenteiden ennenaikaiseen rikkoutumiseen.

Lämmönsiirron nopeus

Lämmön siirtyminen materiaalien välillä riippuu niiden ominaisuuksista; esimerkiksi metalli johtaa lämpöenergiaa tehokkaammin kuin muovilevyt tai puu. Siksi metallilevyt siirtävät enemmän lämpöä ympäristöönsä kuin muoviset vastineensa, mikä johtuu lämpimien ja kylmien ympäristöjen välisestä lämpötilaerosta DT ja käytettyjen materiaalien paksuudesta.

Käytetyt PWHT-menetelmät voivat vaikuttaa komponenttien, erityisesti astioiden, lämmitys- ja jäähdytysnopeuteen. Jos tätä prosessia käytetään astioiden kanssa, on huolehdittava tuesta PWHT-prosessin aikana, jotta vältetään liiallinen vääntyminen; tämä voi tarkoittaa erityisesti niitä varten räätälöityjen jalustojen asettamista säännöllisin väliajoin PWHT-prosessin aikana tai joko pysyvää kiinteää uunia, jossa komponentit kuormataan pyörillä varustetuille uunipohjille, tai tilapäistä uunia, joka pystytetään paikan päällä PWHT-prosessia varten.

Säännöstön vaatimukset edellyttävät, että komponenttien hitsausalue jaetaan useisiin alueisiin, joita kutsutaan liotuskaistoiksi, lämmitetyiksi kaistoiksi ja gradientin säätökaistoiksi. Gradienttisäätökaistoille asennetaan lämpöeristys tai lisälämmityselementtejä, jotta hitsin lämpötilan ja ympäristön lämpötilan välinen aksiaalinen lämpötilagradientti pysyisi hyväksyttävänä; vastaavasti käytetään konvektio- ja säteilylämmitystekniikoita.