Hegesztés utáni hőkezelés

A hegesztés utáni hőkezelés (pwht) fontos lépés a hegesztett nyomástartó berendezésekben a maradó feszültségek enyhítésében, amelyek hibákat és a tervezési előírásokat meghaladó keményedési szinteket okozhatnak, valamint a szívósság és a képlékenység javításában, hogy megfeleljenek a tervezési kritériumoknak.

A PWHT-vizsgálatokat a legtöbb hegesztési eljárás minősítési előírása, például az EN 13445 és a BS PD 5500 előírja, az idő- és hőmérsékletkövetelmények táblázatos formában szerepelnek ezekben a dokumentumokban.

Stressz enyhítés

A hegesztés utáni hőkezelés, amelyet általában PWHT-nek neveznek, csökkentheti az acél alkatrészek belső feszültségeit, hogy megakadályozza a torzulást és más olyan problémákat, amelyek meghibásodásukhoz vezethetnek. A PWHT egyes ötvözetekben segíthet a hidrogén okozta repedések mérséklésében, valamint bizonyos fémfajtáknál a hegesztési varratok közelében fellépő korróziós problémák enyhítésében is.

Az acélban belső feszültségek keletkezhetnek az alakítási, húzási és megmunkálási műveletek során, amelyek maradó húzó- vagy nyomófeszültségekhez vezetnek, amelyek torzulást és végül üzemzavart okoznak. A PWHT hatékony megoldást kínál a munkadarab alsó kritikus hőmérséklete fölé történő felmelegítésével, majd a feszültségmentesítés érdekében történő fokozatos és egyenletes lehűtésével.

A szerkezetek felmelegítése erre a hőmérsékletre csökkenti a folyáshatárukat, és lehetővé teszi, hogy az új alsó határértéket meghaladó hegesztési maradó feszültségek meghaladják azt, ami a maradó feszültségeket enyhítő képlékeny alakváltozáshoz vezet. Ez a feszültségmentesítésnek nevezett folyamat során a munkadarabokat a mérettől és összetettségtől függően beállítható ideig áztatják ezen a hőmérsékleten.

A nagyobb alkatrészek, például légtartályok és kazánok PWHT-vizsgálatát a belső feszültségek kiküszöbölése érdekében gyakran végzik el, mielőtt azok tartós károkat okozhatnának, annak biztosítása érdekében, hogy a belső feszültségek a végső megmunkálás vagy a befejező folyamatok megkezdése előtt elfogadható tűrésszintre csökkenjenek. A gyártás fázisaiban is elvégezhető, hogy a végső befejezési folyamatok előtt ellenőrizni lehessen a tűréskövetelményeket.

Keménységszabályozás

A hegesztés szerves részét képezi az olaj- és gázvezetékek, erőművek és más ipari létesítmények üzemeltetésének. Miközben a hegesztés számos hasznos funkciót lát el, a maradó feszültségek idővel csökkenthetik az anyag szilárdságát. E feszültségek ellensúlyozására és a berendezések üzembiztonságának biztosítására hőkezelési eljárásokat, például PWHT-t lehet alkalmazni; a PWHT csökkenti a maradó feszültségeket, miközben javítja a képlékenységet és a szívósságot, hogy elérje vagy meghaladja az eredeti tervezési értékeket.

A PWHT-t jellemzően szén- és ötvözött acélokon végzik. Az eljárás során az acélokat meghatározott hőmérsékletre melegítik, majd meghatározott ideig - jellemzően egy óra hüvelyknyi vastagságonként - ott tartják. A hőmérsékletet, a hűtési sebességet és a tartási időt gondosan meg kell fontolni, mivel a nem megfelelő eljárás temperálási törékenységet, torzulást és újramelegedési repedéseket okozhat.

A PWHT költséges folyamat lehet, mivel a hatékony feszültségcsökkentéshez szükséges magas hőmérséklet eléréséhez és fenntartásához költséges energiaforrásokra van szükség. Továbbá a PWHT több ciklusa az alkatrész élettartama alatt megnövelheti az általános energiafogyasztást. Szerencsére vannak más alternatívák is, amelyek hasonló előnyökkel járnak - például a kompozit anyagok helyreállíthatják a szilárdságot és a merevséget anélkül, hogy forró munkálatokra vagy kiterjedt hegesztési eljárásokra lenne szükség.

Erőnövelés

Az Erőfokozás a saját fizikai erő fokozásának képessége; az Erőmanipuláció egyik alereje és a Másodlagos erő változata.

A pwht-módszerek (mint például az izzítás, normalizálás és edzés) az acél melegítését és hűtését foglalják magukban a maradó feszültségek eltávolítása vagy újraelosztása érdekében. Más eljárásokban előfordulhat kicsapódás, öregedés vagy más metallurgiai hatások, amelyek javítják az anyag mechanikai tulajdonságait, például a keménység csökkenését, a szívósság növekedését vagy a hidrogénrepedés kockázatának csökkenését; az ilyen eljárásokhoz szükséges időkre és hőmérsékletekre vonatkozóan szakemberek tanácsát kell kérni.

A PWHT hatással lehet a hegesztett fém mikroszerkezetére is, segítve annak finomítását. Ez javíthatja a hegesztések fáradási teljesítményét, ami kedvezőbb feltételek eléréséhez vezethet.

Sok alkalmazásban azonban a PWHT alkalmazására vonatkozó döntést nem kizárólag a hegesztés fáradási teljesítménye határozza meg, hanem más tényezők, például az egyes szabályzatok vagy szabványok kémiai és/vagy vastagsági követelményei. Ezért a döntés meghozatalakor a költségekkel és a lehetséges káros hatásokkal szemben kell mérlegelni; a nyomástartó edényekre és csővezetékekre vonatkozó előírások gyakran előírják a PWHT-t egy bizonyos vastagság feletti hegesztett fém esetében, míg más esetekben a feszültségkorróziós repedésre való hajlam határozza meg a PWHT szükségességét.

Duktilitás

A képlékenység az anyag plasztikus alakváltozásra való képességére utal (azaz, hogy törés nélkül nyújtható és hajlítható), szemben a rugalmas alakváltozással, amely a feszültség megszüntetésével visszafordítható. A legtöbb fém viszonylag képlékeny; a huzal húzása vagy a lemezek verése könnyebbé válik a fémkötéseknek köszönhetően, amelyek lehetővé teszik az ismétlődő atomok egymás melletti csúszását nyújtás vagy alakítás közben, míg a törékenyebb anyagok hajlamosak megrepedni azokon a pontokon, ahol az erők koncentrálódnak.

Az alakíthatóság egy olyan anyagjellemző, amely azt méri, hogy a fém mennyire könnyen alakítható vékony lemezekké vagy más formákká, ami alapvető tulajdonság a kis, vékony alkatrészeket tartalmazó gyártási alkalmazásokban, például a repülőgép- és autóipari alkatrészeknél.

Míg a képlékenység és az alakíthatóság különböző technikákkal mérhető, az egyik legjobb és legmegbízhatóbb mutató a szabványos szakítószilárdsági vizsgálat. Ennél a módszernél egy lapos vagy kerek mintadarabot, amelynek mindkét végén markolatszakaszok, középen pedig vékonyabb mérőszakaszok vannak (ez megfelel a kutyacsontoknak vagy súlyzóknak), amelyeket egy terhelésmérő cellához csatlakoztatott felső és alsó állkapocs tart feszesen, egy alkalmazott erőforrásból alkalmazott feszültségnek vetnek alá, és a törésig nyújtják, ami a minta nyúlása, majd törése során feszültség-alakváltozás görbét eredményez; a nyaknyakpontban lévő alakváltozás az anyag duktilitásának jó mutatója, bár a csúcsértékek azonosítása a minta kialakításának minőségétől függően kihívást jelenthet.