Hegesztés utáni hőkezelés

A hegesztés során keletkező hőtorzulás komoly károkat okozhat a szerkezetekben. A hegesztés utáni hőkezelés (PWHT) során végzett pontos hőmérséklet-szabályozás minimálisra csökkenti a torzulást, ezáltal oldja a feszültségeket, és helyreállítja a hegesztett alkatrészek szilárdságát és alakíthatóságát.

A hegesztés utáni hőkezelés (PWHT) olyan eljárások sorozatát jelenti, amelyek célja a maradékfeszültségek enyhítése és a hegesztési minőség javítása a maradékfeszültségek oldása, a hegesztési terület mikroszerkezetének javítása, valamint a rozsdamentes acélokból a hidrogén eltávolítása révén, a feszültségi korróziós repedések megelőzése érdekében. Ehhez az eljáráshoz gyakran alkalmazzák a lágyító hőkezelést.

Stressz enyhítése

A feszültségmentesítés gyakran elengedhetetlen a hegesztett szerkezetek hosszú távú megbízhatóságának biztosításához, mivel a maradékfeszültségek növelik azok hajlamát a feszültségi korróziós repedések kialakulására, ami gyakran nem tervezett javításokat és magasabb karbantartási költségeket von maga után.

Ez a folyamat magában foglalja a megmunkált fémnek az alsó kritikus hőmérsékletét meghaladó hőmérsékletre történő melegítését, majd fokozatos lehűtését az anyag tulajdonságainak egyenletességének fenntartása és a torzulás elkerülése érdekében. A melegítési és lehűtési sebességeket gondosan kell szabályozni a torzulás elkerülése és az anyag tulajdonságainak egyenletességének biztosítása érdekében.

A nagy méretű alkatrészeket be lehet helyezni egy kemencébe, és egyenletesen fel lehet melegíteni őket; ez a módszer leginkább csövek kerületi hegesztési varratainak vagy hosszú nyomástartó edények záróhegesztési varratainak kezelésénél bizonyul hatékonynak. Ha egy alkatrész túl nagy ahhoz, hogy beférjen a kemencébe, vagy szokatlan alakú, helyette helyi melegítést lehet alkalmazni, amelynek során a feszültségcsökkentő hőmérsékletet csak ott alkalmazzák, ahol szükséges, elkerülve ezzel a felület melegített és nem melegített területei közötti egyensúlytalanságot okozó hőtágulást.

Normalizálás

A normalizálás során az anyagot kemencében vagy lánggal a felső kritikus pontja fölé hevítik, a besorolásától és a kívánt hatástól függően meghatározott ideig, majd a környezeti levegőbe merítik és lassan lehűtik, hogy mikroszerkezetét normalizálják – ezáltal finomítva a szemcsés szerkezetet, növelve az egyenletességet és enyhítve a folyamat következtében keletkező belső feszültségeket.

A PWHT lehetővé teszi, hogy a hegesztés vagy a hőkezelés/hirtelen lehűtés során a hegesztési varratban beszorult hidrogénatomok kiszivárogjanak a varratból, ami jelentősen csökkenti a hidrogénes ridegség és a hidrogén okozta repedés kockázatát, miközben növeli a szilárdságot, és egyúttal enyhíti a korábbi hőkezelések keményítő hatását.

A fűtési és hűtési ciklus optimalizálása elengedhetetlen az anyagok feszültségmentesítése vagy edzése során, hogy elkerülhetőek legyenek azok a torzulások, amelyek az anyag ezen folyamat során tapasztalt magas hőmérsékletek hatására keletkezhetnek. Ez különösen fontos hosszú, nehezen kezelhető szerkezetek vagy alkatrészek kezelése esetén, mint például az ASME VIII. szakasz szerinti nyomástartó edények vagy az API 650 szerinti tárolótartályok – két olyan ipari szabvány, amely egyértelmű iránymutatást nyújt a megfelelő hegesztés utáni hőkezelési módszer kiválasztásához.

Edzés

Ez a technika a fémek normalizáláshoz szükséges hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékletre történő hevítését jelenti, amelynek célja olyan kohászati változások elősegítése, amelyek csökkentik a keménységet és növelik a képlékenységet, valamint hozzájárulnak a vastag falú acélhegesztési alkalmazások során a hidrogénrepedéshez kapcsolódó repedések megelőzéséhez.

Az előmelegítési technikák alkalmazásakor elengedhetetlen a pontos hőmérséklet-szabályozás, mivel a túl nagy vagy túl kicsi hőhatás olyan feszültségnövelő tényezők kialakulásához vezethet, amelyek torzulásokat vagy feszültségeket okoznak a hegesztési területen. Ezért az előmelegítéshez általában elektromos ellenállásfűtőket vagy indukciós fűtőrendszereket alkalmaznak.

A hirtelen lehűtéssel edzett hegesztési fémek hajlamosak a törékennyé válásra és a könnyű repedésre a hirtelen lehűtéses edzés után, ami később költséges javításokat eredményezhet, ha a kritikus nyomástartó berendezéseknél drága javításokra van szükség. A hirtelen lehűtéses edzés utáni enyhe újramelegítéssel ezek a fémek kevésbé törékenyek és repedésveszélyesek lesznek – ez segít megelőzni a későbbi költséges javításokat, különösen a nyomástartó berendezések esetében, például a kritikus nyomástartó edényeknél, ahol az ilyen típusú kezelést a szabványok előírhatják.

Hidrogénes kiégetés

Néha szükség van egy speciális, „hidrogénkiégetésnek” nevezett hegesztés utáni hőkezelés alkalmazására, amelynek célja a beszorult hidrogén eltávolítása a későbbi üzemeltetési körülmények – például a nyomásciklusok – előtt és azok során.

A hidrogénes kiégetés során a hegesztett szerkezetet a vastagság minden egyes hüvelykére vetítve legalább egy órán át a maximális hőmérsékletre hevítik, hogy enyhítsék a maradék feszültségeket, javítsák a rideg törés elleni ellenállást, és csökkentsék az acélszerkezetek hidrogénes ridegítésének kockázatát.

A hegesztett szerkezetek melegítését gyakran indukciós fűtéssel végzik; az elektromos áram táplálja a hegesztett szerkezet köré tekert fűtőelemet, amely mágneses mezőket hoz létre, és ezáltal ellenállásos melegedést vált ki a fémben. A hőmérséklet-szabályozó hőelemek lehetővé teszik a csúcshőmérséklet pontos mérését anélkül, hogy ez hatással lenne a szerkezet egyéb alkatrészeire – megfelelő kivitelezés esetén ez a folyamat elősegíti a gyártás gyorsabb újraindítását.