PWHT Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely

Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely on prosessi, jonka tarkoituksena on minimoida ja jakaa uudelleen hitsauksen aikana syntyneet jäännösjännitykset, jotka voivat lisätä alttiutta vedyn aiheuttamalle halkeilulle tai aiheuttaa muunlaisia rakenteellisia vikoja.

PWHT suoritetaan tyypillisesti induktiokuumennuksella. Induktiokuumennuksessa käytetään suurtaajuista vaihtosähkövirtaa magneettikenttien ja pyörrevirtojen tuottamiseen metallin lämmittämiseksi, mikä on samanlaista kuin PWHT, mutta nopeampaa.

Hehkutus

Hehkutus on yksi tehokkaimmista hitsauksen jälkeisistä lämpökäsittelyistä, joita käytetään hitsauksen jälkeisissä hitsausprosesseissa, ja siinä kuumennetaan aluetta tiettyyn lämpötilaan tietyn ajan ja jäähdytetään se sitten vähitellen. Hehkutus auttaa lievittämään materiaalien jännitystä ja samalla auttaa niitä laajenemaan ja supistumaan tasaisemmin ajan myötä.

Hehkutus auttaa parantamaan hitsin lämpövaikutteisten vyöhykkeiden fysikaalisia ominaisuuksia. Hitsauksen yhteydessä tietyt seoksen elementit, kuten karbidi, saostuvat liuoksesta ja tekevät HAZ:sta hauraamman ja korroosioalttiimman. Hehkutus voi kuitenkin vähentää tätä vaikutusta ja parantaa hitsin HAZ:n rakenteellista eheyttä.

PWHT-tekniikalla voidaan merkittävästi vähentää vedyn aiheuttaman halkeilun mahdollisuutta hitsaussaumoissa sekä estää muita halkeilun muotoja, kuten vääntö- tai syklistä jännityshalkeilua. Lisäksi PWHT helpottaa tarvittaessa korjaamista tai vaihtamista ja lisää tuotannon kokonaistehokkuutta.

PWHT-prosessia suoritettaessa on tärkeää, että käytetään asianmukaisia lämmitys- ja jäähdytysmenetelmiä, jotta saavutetaan parhaat mahdolliset tulokset. Lämmityksen on oltava riittävä hitsausalueen lämpötilan nostamiseksi, kun taas jäähdytysnopeus ei saa aiheuttaa lämpöjännityksen aiheuttamia lisäjännityksiä. Eristysmateriaalit voivat auttaa pitämään hitsin lämpötilan tasaisena PWHT:n aikana.

Normalisointi

Normalisointi on menetelmä sisäisten jännitysten lieventämiseksi ja hitsin sitkeyden lisäämiseksi. Tämä tapahtuu nostamalla lämpötiloja vähitellen ja jäähdyttämällä ne sitten vähitellen takaisin alas - tämä auttaa välttämään vääristymiä, vääntymiä ja rakenteellisen eheyden rikkoutumista painelaitteissa luomalla tasaiset jäähdytysnopeudet kauttaaltaan. Lisäksi normalisointi mahdollistaa materiaalin jäähtymisen tasaisella nopeudella, mikä vähentää halkeiluriskiä.

Normalisoinnissa seoksen ainesosat liuotetaan homogeenisempaan ja isotrooppisempaan tilaan, mikä auttaa vähentämään hitsaussaumojen kokonaislujuuteen ja kestävyyteen vaikuttavien ominaisuuksien alueellisia vaihteluita, kun taas atomien uudelleenjakautuminen lämpökäsittelyn aikana vähentää vetyhalkeilua hitsaussaumoissa.

PWHT-vaatimukset riippuvat hitsausmateriaalin kemiallisesta koostumuksesta ja paksuudesta. PWHT voidaan määrätä säännöissä kriittisten putkistojen tai painesäiliöiden osien osalta; lisäksi sen käyttö voi parantaa pitkäikäisyyttä vähentämällä korroosioalttiutta.

PWHT voidaan suorittaa erilaisille materiaaleille ja seoksille, kuten vähähiilisille ja runsashiilisille teräksille. Materiaalista ja käyttötarkoituksesta riippuen PWHT voi auttaa lievittämään jäännösjännityksiä, karkaisemaan hitsejä, vähentämään vetypitoisuutta ja parantamaan hitsien vetolujuutta, virumiskestävyyttä ja lovilujuutta.

Stressin lievittäminen

Jännityksenpoisto PWHT (tai hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely, lyhyesti PWHT) on ylimääräinen lämpökäsittelyprosessi, jota käytetään jäännösjännitysten lieventämiseen hitsatuissa metallikomponenteissa. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi prosessissa metallia kuumennetaan muuntumisalueen alapuolelle pitkäksi aikaa ennen sen hidasta jäähdyttämistä - näin kovuus vähenee, joustavuus lisääntyy ja sitkeys paranee; materiaalista tulee vähemmän altis halkeilulle, ja samalla sen todennäköisyys kärsiä rasituskorroosiohalkeilusta ankarissa tai happamissa ympäristöolosuhteissa pienenee.

Jäännösjännityksen PWHT-testaus voi olla pakollinen hitsaussäännöissä ja paineastioiden/putkistojen suunnittelustandardeissa, koska kumulatiiviset kuormitukset voivat ylittää materiaalin suunnittelurajat, mikä voi johtaa hitsauksen rikkoutumiseen, rakenteellisiin vaurioihin ja henkilövahinkoihin.

Jännityksenpoiston lisäetuna on myös se, että se auttaa ehkäisemään vedyn aiheuttamaa halkeilua (HIC), joka aiheutuu siitä, että hitsattaviin materiaaleihin tunkeutuu hitsausprosessin aikana korkeita ympäristön vetypitoisuuksia. HIC voidaan välttää lämmittämällä materiaaleja välittömästi hitsauksen jälkeen, jolloin vety saadaan poistettua hitsausalueelta ennen kuin se aiheuttaa HIC:n. Tämänkaltaisia PWHT-käsittelyjä käytetään tästä syystä yleensä pitkiin komponentteihin, kuten putkiin tai paineastioiden sulkuhitseihin.

Jäähdytys

Monet hitsausprosessit tuottavat hitsausprosessin aikana vetyä, joka on diffundoitava pois hitsiaineesta ja HAZ-vyöhykkeestä (heat affected zone), jotta vältetään vedyn aiheuttama halkeilu (Hydrogen Induced Cracking, HIC). Yleensä tämä tarkoittaa lämpötilan nostamista maksimipisteeseen ja sen jälkeen hidasta laskemista, mutta myös muita toimenpiteitä on toteutettava, kuten asianmukaisten esilämmitys- ja välivaiheen lämpötilojen ylläpitäminen, jotta tämä toimisi tehokkaasti.

Tällä menetelmällä voidaan vähentää hitsiaineen jäännösjännitystä hyväksyttävälle tasolle, vaikka se ei täysin poista olemassa olevia vetojäännösjännityksiä.

Yleinen käytäntö edellyttää materiaalin liottamista sen huippulämpötilassa sopivan ajan sen paksuudesta ja tyypistä riippuen. Mitä pidempään tämä liotus kestää, sitä alhaisemmaksi materiaalin jäännösjännitys muuttuu.

Normalisointi on toinen tehokas tekniikka hitsin kovuuden alentamiseksi, mikä on erityisen hyödyllistä korkean suolapitoisuuden ja sään vaikutuksille altistuville materiaaleille, sillä se auttaa vähentämään rakenteen vääristymiä. Menetelmässä materiaalia kuumennetaan huippulämpötilaansa asti ja jäähdytetään sitten hitaasti uudelleen - tämä mahdollistaa myös mahdollisesti kertyneen ylimääräisen vedyn poistamisen HIC:n estämiseksi.