Hegesztés utáni hőkezelés

Számos csővezeték-szabályzat a hegesztési varratok törési szívósságát használja a hegesztés utáni hőkezelés (PWHT) követelményeinek helyi lemondásának alapjául; ez a módszer azonban nem mindig alkalmazható minden anyagra vagy alkalmazásra.

Az erőművi csővezetékek anyagára vonatkozó PWHT-követelmények általában az alapfém alacsonyabb kritikus átalakulási hőmérsékletén alapulnak.

Hegesztési eljárások

A hegesztett kötések hegeszthetősége számos tényezőtől függ, többek között a geometriától, az újrafeszítéstől, a hegesztési előmelegítési hőmérséklettől és az áthaladási hőmérséklettől, valamint az áramsűrűségtől. Továbbá az alacsony széntartalmú anyagok, mint az AISI P-4 vagy P-5A is befolyásolják a hegeszthetőséget; az edzhetőség szintén hatással lehet, ahogyan a hidrogén késleltetett repedési potenciál is.

A hegesztés utáni hőkezelés (PWHT) a bevágási szívósság javítására szolgál a maradó feszültségek enyhítésével és a munkadarabban a gyártás, hegesztés és vágási folyamatok által okozott, már meglévő feszültségek enyhítésével. A PWHT-eljárások általában egy órán át tartanak 25 mm vastagságonként 600 fokos hőmérsékleten.

A PWHT-követelményeket jellemzően a hegeszthetőségi kritériumok határozzák meg, és a gyártási szabályzatok részletes követelményeket írnak elő a helyi PWHT tekintetében. Ezen előírások jelentős része a vastagsági határértékekre vonatkozó követelményekre összpontosít - ez a feltételezés azon alapul, hogy a ridegtörés PWHT nélkül valószínűbb, mint PWHT-vel -, azonban ezt a feltételezést törésmechanikai elemzéssel megkérdőjelezték; pontosabban az acélcsövek köríves tompahegesztéseinek mestergörbéinek összehasonlítása kimutatta ezt a következtetést, és a jelenlegi PWHT vastagsági határértékeket néhány gyártási szabályzatban túl korlátozónak találta.

Előmelegítés

Az acélok hegesztés előtti előmelegítése a hegesztési feszültségek és a maradó feszültségek minimalizálásához elengedhetetlen, a hegesztési anyag vastagságától és az ötvözet tartalmától függően. E hőmérsékletek pontos nyomon követéséhez hőmérsékletjelző krétákat vagy hőelemes pirométereket kell használni.

Az előmelegítés csökkenti a kritikus sebességgradienst bármely adott ekvivalenciaarány esetén, és növeli a lamináris láng sebességét, így stabilabb íveket hoz létre, kevesebb fröccsenéssel. (20. ábra).

Az előmelegítést a hegesztett fém és a hőhatás által érintett zóna (HAZ) keménységének növelésére használják szén- és alacsony ötvözésű acélok esetében a lehűlési sebesség lassításával, ezáltal csökkentve a hibákat, mint például a porozitás és az üregek a HAZ-ban, javítva a mechanikai tulajdonságokat, és csökkentve a hidrogén ridegség okozta repedés (más néven késleltetett vagy gyöngy alatti repedés) kockázatát a szén- és alacsony ötvözésű acéloknál, valamint a magas nikkeltartalmú ausztenites rozsdamentes acéloknál, mint például a 347/Incoloy 825 típus.

Az előmelegítés és a menetközi hőmérséklet csökkentése segíthet a hegesztés utáni hőkezelés (PWHT) nélküli hegesztési vastagság növelésében, különösen a nagy nyomástartó hegesztési varratok, például a tompa-, aljzat- és hézaghegesztések esetében a menetes kötéseken és a fúvókacsatlakozásokon. Az E2G ridegtörésre vonatkozó tanulmányai alapján az ASME B31.3 szabvány szerinti, alacsony ötvözetből készült, nyomásra hegesztett alkatrészek kötelező PWHT-jának megszüntetése csökkentené a hegesztés szívósságát, miközben növelné a ridegtörések kockázatát.

Hegesztés utáni hőkezelés

A hegesztés utáni hőkezelés (PWHT) hatékony eszköz a hegesztett alkatrészek, például nyomástartó edények és csövek káros maradó feszültségének kiküszöbölésére, miközben csökkenti a repedések kialakulását vagy rideg törést okozó környezeti körülményekre való érzékenységüket. A gyártott hegesztési elemek integritásának megőrzése érdekében mindig be kell tartani a szabályzati követelményeket.

A PWHT-eljárásokat általában az előre meghatározott küszöbértéket meghaladó vastagságú szénacél hegesztési elemek esetében kell alkalmazni, hogy megvédjék azokat a hidrogénnel késleltetett töréstől és más feszültségkorróziós jelenségektől, beleértve a hidrogénnel késleltetett törést is. A PWHT fűtési, hűtési és áztatási körülményeket foglal magában, amelyek befolyásolják a hegesztési anyag tulajdonságait - a túlzott vagy hosszan tartó áztatási idő széntelenítést, ridegedést vagy ridegedést eredményezhet, ami negatívan befolyásolja a húzószilárdság, a kúszási szilárdság vagy a rovátkolt szívósság tulajdonságait.

A szénacélokra vonatkozó PWHT-követelmények a gyártási és javítási szabályzatokban a vastagsági és átmérőhatároktól függően változnak, az eltérések valószínűleg a műszaki adatbázis eltérő értelmezésének vagy az idővel változó gyártási/hegesztési gyakorlatnak tudhatók be. A jelenlegi ASME BP&V szabályzatok a nukleáris üzemben használt 5/8 hüvelyk vastagságú anyagig mentességet engedélyeznek a PWHT-vizsgálat alól, olyan feltételezések alapján, mint például a nagy átmérőjű, vékony falú anyagok nagyobb hegeszthetősége; a velük született törési szívóssági jellemzők; elégségesek az alacsony energiájú töréshez.

Hűtés

A PWHT-eljárásokat kifejezetten az egyes alkatrészekre kell szabni, a hőmérséklet a vastagságtól függ; az ASME VII 19 mm felett alkalmazandó, míg a BS EN 13445 és a BSPD 5500 a 35 mm-es vagy annál nagyobb vastagságokra vonatkozik. A hűtési sebesség szintén a vastagságtól függ; minden 25 mm vastagság után egy óra, és 800 fok alatt a nyugalmi levegővel történő hűtés megengedett. A PWHT rendszerint vagy állandó, rögzített kemencéket, vagy hordozható, forgóvázas kemencéket használ a nagyméretű, nehézkes alkatrészekhez.