A PWHT-eljárás

A PWHT-eljárás a hegesztés szerves része, amely segít minimalizálni a maradékfeszültségeket, javítani a korrózióállóságot és a fáradási élettartamot. Ennek során a fémeket előre meghatározott hőmérsékletre hevítik, majd fokozatosan lehűtik őket.

A hőkezelés helytelen elvégzése torzuláshoz, a teherbírás csökkenéséhez és a rideg töréses meghibásodások kialakulásának fokozódásához vezethet; ezért elengedhetetlen, hogy a hőkezeléseket megfelelő vezérlőrendszerrel felszerelt speciális kemencékben végezzék.

Stresszoldás

A maradékfeszültség a hegesztési folyamatok egyik gyakran figyelmen kívül hagyott szempontja. Hőkezelés (PWHT) nélkül a maradékfeszültségek szerkezeti deformációkhoz és meghibásodásokhoz vezethetnek. A hőkezelés (PWHT) segít enyhíteni ezeket a feszültségeket azáltal, hogy egyenletesen elosztja őket az anyagrétegekben – ez javítja a hegesztett fém szakítószilárdságát és alakíthatóságát, valamint csökkenti a feszültségi korróziós repedés kockázatát.

A PWHT (nedves hőkezelés utáni hőkezelés) alkalmazható lágyítás, normalizálás vagy temperálás során. A PWHT-folyamatok hőmérsékletének és időtartamának kiválasztásakor rendkívül fontos, hogy betartsák az irányadó szabványokat, így elkerülhető legyen a torzulás, a temperálási ridegség és a túlzott lágyulás. A legjobb eredmények elérése érdekében a felmelegedési és lehűlési sebességeket is gondosan kell szabályozni.

A hőkezelés utáni hőkezelés (PWHT) folyamatának sikerét a hőmérséklet és az időtartam döntően befolyásolja. A tartózkodási hőmérsékletnek figyelembe kell vennie az anyag típusát és az alkalmazandó szabványtáblázatokat; általában 25 mm-enként (1 hüvelyk) 1 óra tartózkodási időt kell biztosítani.

A hidrogén által okozott repedések csökkentése

A nedvesség, szennyeződések vagy védőgázok révén a hegesztési varratba bekerült hidrogén diffundálhat a hegesztési területbe, és ridegséget okozhat, ami – különösen olyan nagy szilárdságú anyagok esetében, mint az öntöttvas – ridegséghez vagy repedéshez vezethet. Az olyan PWHT-technikák, mint a hidrogénkiégetés, felszabadíthatják a korábban beszorult hidrogént, csökkentve ezzel a repedés kockázatát.

A hidrogén okozta repedés kialakulását olyan eljárásokkal lehet csökkenteni, amelyek alacsonyabb hidrogénszintet biztosítanak, például az alapfémnél alacsonyabb hidrogéntartalmú elektródabevonatok és folyadékok alkalmazásával; az előmelegítési eljárások pedig hozzájárulhatnak a hegesztett fém diffúziós hidrogénszintjének emeléséhez a hegesztés előtt, ami segít csökkenteni a hidrogén okozta repedés kialakulásának kockázatát, és így tovább enyhíti azt.

A feszültségcsökkentés és a hidrogéneltávolítás céljából végzett PWHT-folyamatok optimalizálása rendkívül fontos, ideértve az ideális hőmérsékleti tartomány és a tartási idő kiválasztását is, figyelembe véve a hegesztési terület geometriáját és méreteit, valamint figyelembe véve azokat a maradékfeszültségeket, amelyek az anyagok tervezési határértékeit meghaladó terhelési feszültségekkel kombinálódnak. Ha a PWHT-t helytelenül végzik el vagy teljesen elhanyagolják, az a tervezési határértékeket meghaladó terhelési feszültségekkel kombinálódó maradékfeszültségekhez vezethet, ami a tervezési határértékek teljes túllépését eredményezheti.

Erősítés

A PWHT-kezelések az acél típusától, a hőmérséklettől és a gyártás során a hegesztés utáni hőkezelés (PWHT) során alkalmazott időtartamtól függően változnak, és hozzájárulhatnak az acél mechanikai tulajdonságainak – például a folyáshatárnak, a törésig terjedő nyúlásnak és a szilárdságnak – javításához. A PWHT emellett csökkenti a feszültségi korróziós repedés kockázatát, ezáltal javítva a korrózióállóságot is.

Az egytengelyű szakítóvizsgálatokat és Charpy-ütésvizsgálatokat alkalmazó tanulmányok azt mutatják, hogy a PWHT a hegesztett minták törésmódját ridegről képlékenyre változtathatja, ami valószínűleg a szilárd oldat erősödésének és a kicsapódási keményedésnek tulajdonítható.

A PWHT során a hegesztett illesztéseket magas hőmérsékletre hevítik, majd fokozatosan lehűtik, hogy elkerüljék a torzulást és a deformálódást, amelyek – amennyiben bekövetkeznek – a nyomástartó berendezések meghibásodásához és szivárgásához vezethetnek. Ezért egyes csővezeték- és tartályszabványok előírhatják a PWHT alkalmazását; szükségességét egyéb tényezők is meghatározhatják, például az anyagvastagság és a kémiai összetétel.

Korrózióállóság

A hegesztés utáni hőkezelés kulcsfontosságú a nehéz körülmények között alkalmazott hegesztési varratok integritása szempontjából. Csökkenti a maradékfeszültségeket és javítja a mikroszerkezetet, így a varratok jobban képesek ellenállni a szélsőséges nyomásoknak és hőmérsékleteknek, miközben egyidejűleg növeli a korrózióállóságot is azáltal, hogy megakadályozza a hidrogén okozta repedéseket és a feszültségi korróziós repedéseket.

A PWHT során a hegesztett alkatrészeket általában egy meghatározott hőmérsékletre hevítik, majd hosszabb ideig ezen a hőmérsékleten tartják, végül fokozatosan lehűtik őket; a pontos hőmérsékleti és időbeli paraméterek az anyag típusától és az alkalmazási követelményektől függenek. A maximális eredmény elérése érdekében elengedhetetlen az egyenletes felmelegítés és lehűtés.

A PWHT a hegesztési varrat mikroszerkezetét a túlnyomórészt martenzitből olyan szerkezetre alakítja át, amely ferritet és visszamaradt ausztenitet egyaránt tartalmaz, ami alacsonyabb porozitást és keménységet, valamint hatékonyabb repedésterjedés-ellenállást és feszültség okozta fáradásállóságot eredményez. Ezenkívül ez a folyamat a törésmódot is megváltoztatja: a rideg törés helyett képlékeny törés lép fel, így a hegesztés jobban ellenáll a repedésterjedésnek és a feszültség okozta fáradásnak.