Traitement thermique local après soudure (PWHT)

Le PWHT local peut être un moyen efficace d'atténuer les contraintes résiduelles de soudage dans les appareils à pression de très grande taille lorsque le PWHT au four n'est pas pratique, mais il est difficile de trouver un critère de calcul universel pour la largeur de la bande de chaleur auxiliaire dans les normes actuelles de PWHT local.

Après l'application d'un traitement PWHT local à une tour atmosphérique ultra-large, les contraintes résiduelles sur ses structures axiales et circonférentielles avant et après PWHT sont comparées et les effets d'une simulation de largeur HB supplémentaire sont simulés.

Coût

Le traitement thermique post-soudure local (PWHT) est un moyen efficace d'atténuer les contraintes résiduelles induites par le soudage dans les grands et très grands récipients sous pression. Il peut être utilisé lorsque le traitement thermique post-soudure au four n'est pas pratique pour les composants de grande taille tels que les joints de soudure dans les systèmes de tuyauterie ou ceux installés sur site, bien qu'une planification minutieuse soit nécessaire pour assurer une répartition uniforme de la largeur de la bande chauffée et de la vitesse de traitement thermique ; un chauffage inégal ou des vitesses de traitement trop rapides pourraient produire des gradients de température nuisibles qui augmentent les contraintes résiduelles lorsque le composant se refroidit.

En raison de leurs grands diamètres et longueurs, les procédures locales actuelles de PWHT prescrites dans les codes et les normes peuvent être difficiles à appliquer dans la zone de soudure des navires de très grande taille. Cet article présente une méthode locale de PWHT basée sur le chauffage primaire-secondaire qui s'est avérée efficace pour réduire les contraintes résiduelles induites par le soudage et supprimer le risque de fissuration par corrosion sous contrainte dans la zone de soudure. Des analyses expérimentales et par éléments finis ont été réalisées sur une soudure en acier inoxydable AISI 316L afin d'évaluer le succès de cette technique.

Appareil

Le traitement thermique local après soudage (PWHT) est utilisé pour réduire les contraintes résiduelles dans les structures soudées. Ce procédé est particulièrement utile lorsqu'il n'est pas pratique de placer tous les composants en même temps dans un four, comme dans le cas de grands appareils à pression ou de tuyaux très longs. Le PWHT peut être plus coûteux que la fabrication sans traitement thermique, mais il contribue à prolonger la durée de vie des structures. Pour être efficace, cependant, les taux de chauffage doivent être gérés avec soin afin de ne pas dépasser la limite d'élasticité, ce qui entraînerait la formation de nouvelles contraintes résiduelles dans les assemblages soudés.

Le moyen le plus efficace d'effectuer un PWHT local consiste à utiliser des éléments chauffants en céramique de type feuille flexible qui peuvent être disposés de manière flexible, recouverts d'une isolation thermique pour éviter la transmission de la chaleur aux surfaces adjacentes et connectés à une alimentation électrique programmée pour ajuster leurs températures en fonction d'historiques prédéfinis - ces éléments chauffants peuvent alors être surveillés par des thermocouples situés sur les éléments cibles et contrôlés automatiquement.

Dans le cadre du processus de traitement thermique, les composants ont besoin d'un soutien adéquat de leur environnement. Pour ce faire, il convient de disposer stratégiquement des chevalets de forme adaptée, dont l'espacement dépend de leur taille, de leur forme et de leur épaisseur, ce qui permet d'éviter toute déformation pendant le traitement.

L'heure

Le temps nécessaire pour effectuer un traitement thermique post-soudure local (PWHT) dépend du nombre d'unités de chauffage utilisées. Par exemple, cinq pièces soudées nécessitant un traitement thermique post-soudure peuvent nécessiter jusqu'à 25 heures avec une seule unité de chauffage, car elles doivent être chauffées plusieurs fois pendant les cycles de chauffage. Mais en augmentant ou en diminuant le nombre d'unités de chauffage utilisées pendant le traitement, le temps peut être réduit de manière significative.

Les PWHT locaux sont utilisés pour la trempe et la relaxation des contraintes résiduelles de soudage, mais leur efficacité dépend des niveaux de contraintes résiduelles de soudage initiaux. C'est pourquoi il est essentiel de tenir compte de la distribution initiale des contraintes avant d'effectuer des traitements locaux à l'eau ; la largeur des sources de chauffage auxiliaires des traitements locaux à l'eau peut modifier de manière significative cette distribution des contraintes.

Une largeur de chauffage auxiliaire appropriée pour le PWHT local doit être égale ou légèrement inférieure à la contrainte de traction maximale dans la plaque de base, et le gradient de température doit être limité en conséquence ; cette valeur peut être établie en comparant la résistance à la traction maximale de la pièce soudée au gradient de température dans le PWHT local ; 3Rt serait une valeur limite appropriée dans les cas où l'épaisseur de la pièce est supérieure à 30 mm.

Température

Le traitement thermique local après soudage ne doit être utilisé que lorsque le placement de tous les composants dans un four n'est pas pratique, par exemple lors du traitement de grands récipients sous pression ou de tuyaux très longs. Il faut veiller à ce que les vitesses de chauffage et de refroidissement restent constantes et précises, et à ce qu'une température homogène soit atteinte sur toute l'épaisseur du composant. Un chauffage inégal peut entraîner des gradients de température dangereux qui créent des contraintes résiduelles supérieures à la limite d'élasticité, entraînant une défaillance, une perte d'intégrité mécanique ou une rupture de l'équipement d'exploitation.

Pourtant, il n'existe pas de critère de calcul uniforme pour déterminer la largeur d'une zone de chauffage auxiliaire, ce qui entraîne des résultats divergents quant à l'élimination de la déformation résiduelle après le traitement PWHT, d'où la nécessité de déterminer une largeur idéale. Pour y parvenir efficacement sur des tôles d'épaisseur inégale, il est essentiel d'établir une largeur appropriée pour le PWHT sur des tôles d'épaisseur inégale avec des épaisseurs de paroi dissemblables en utilisant des cylindres soudés bout à bout de grand diamètre avec des épaisseurs de paroi dissemblables. Dans cette étude, on a analysé les effets de différents critères sur les résultats de la réduction de la déformation résiduelle ainsi que sur les résultats de l'élimination des contraintes axiales résiduelles par le biais d'un traitement PWHT local des joints soudés bout à bout constitués de cylindres de grand diamètre soudés bout à bout et assemblés par PWHT sur des cylindres de grand diamètre soudés bout à bout et ayant des épaisseurs de paroi dissemblables. Cette recherche a étudié les effets de différents critères sur les résultats de la déformation résiduelle et de l'élimination des contraintes après l'application d'un procédé PWHT local sur des cylindres soudés bout à bout de grand diamètre assemblés, en utilisant un procédé PWHT local sur des joints soudés bout à bout de cylindres soudés bout à bout de grand diamètre avec des épaisseurs de paroi dissemblables, des joints soudés bout à bout de cylindres soudés bout à bout de grand diamètre avec des épaisseurs de paroi dissemblables, des joints soudés bout à bout de cylindres soudés bout à bout de grand diamètre ; les résultats ont ensuite été évalués lors de l'application d'un traitement PWHT local sur des cylindres de grand diamètre soudés bout à bout avec des épaisseurs de paroi dissemblables et des traitements PWHT combinés lors de traitements PWHT locaux sur des cylindres soudés bout à bout de grand diamètre avec des épaisseurs de paroi dissemblables et des épaisseurs de paroi dissemblables et des traitements PWHT locaux avec des épaisseurs de paroi dissemblables et des épaisseurs de paroi dissemblables et des épaisseurs de paroi dissemblables et des épaisseurs de paroi dissemblables et des épaisseurs de paroi dissemblables et des épaisseurs de paroi dissemblables et des épaisseurs de paroi dissemblables.Les cylindres soudés bout à bout utilisant des joints soudés bout à bout avec des épaisseurs de paroi dissemblables ont été réduits grâce au soudage bout à bout par PWHT lorsque les joints soudés bout à bout par PWHT lorsque les joints soudés bout à bout par PWHT locale des joints soudés bout à bout par PWHT locale des joints soudés bout à bout par PWHT locale des joints soudés bout à bout par PWHT locale des joints soudés bout à bout par PWHT locale des joints soudés bout à bout par PWHT locale des joints soudés bout à bout par PWHT locale des joints soudés bout à bout par PWHT locale des joints soudés bout à bout par PWHT locale.Les joints soudés bout à bout ont été soudés bout à bout après traitement local par PWHT de joints soudés bout à bout de cylindres de grand diamètre d'épaisseurs de paroi différentes par PWHT local en utilisant des soudures bout à bout d'épaisseurs de paroi dissemblables de cylindres de cylindres soudés bout à bout par PWHT lorsque des cylindres soudés bout à bout ont été traités par PWHT local.Les cylindres soudés bout à bout avec des épaisseurs de paroi dissemblables sont soudés bout à bout avec des joints soudés bout à bout à l'aide d'une technique de soudage par soudage bout à bout locale PW soudés bout à bout soudés bout à bout soudés bout à bout soudés bout à bout soudés bout à bout soudés technique de soudage bout à bout lors du soudage bout à bout à l'aide de joints soudés bout à bout soudés bout à bout soudés bout à bout de grand diamètre, avec un procédé de soudage bout à bout utilisant un traitement PWHT local en raison d'un traitement PWHT local.