溶接後の熱処理と耐食性

業界固有の溶接規定では、特定の材料に対してPWHTを義務付けている場合が多い。PWHTは、化石燃料発電所、原子炉容器、その他の種類の圧力機器などの過酷な環境下で、溶接部品の完全性を確保するのに役立ちます。.

この作業には時間がかかり、特別な設備が必要になる。この手順により、溶接された機器に歪みや反りが生じる可能性があり、これを修正するための是正措置が必要となる。.

残留応力の低減

溶接後熱処理(PWHT)は、残留応力を低減し、材料硬度を制御し、溶接完了後の機械的強度を高める。PWHTは、圧力容器、配管、原子力発電所の溶接後に実施し、割れの可能性や脆性破壊の感受性が高くなるなど、溶接不良のリスクを軽減すべきである。PWHTは、厳格な業界基準をより安全に満たしながら、効率的で費用効果の高い方法を提供します。.

用途によっては、溶接金属、熱影響部、および隣接する母材の残留応力レベルが降伏強度に達することがあります。このような場合、PWHTはこれらの残留応力を緩和および再分配して、母材と同様の構造挙動を模倣しながら溶接部の作動ひずみを改善することができます。.

本論文では、フィラー金属をわずかにオーバーマッチングさせたX継手溶接ハイス鋼板に対する均一なPWHTの効果を調査する。切片を機械的に分離し、さまざまなPWHTサイクルと引張試験に供した後、巨視的および顕微鏡的分析を行った。その結果、HAZおよびFZにおける双晶マルテンサイトの形成など、PWHTによって誘発される変化は、残留応力レベルをBMで見られるレベル以下まで著しく低下させることができ、同時に、溶接部の応力上昇を著しく減少させ、作動ひずみをBMで見られる値に近いレベルまで改善させることができることが示された。.

硬度コントロール

溶接後熱処理(PWHT)は、水素誘起割れや応力腐食割れを引き起こす可能性のある残留応力を、溶接工程で発生した残留応力から軽減することができる。PWHTは、材料を加熱した後、再び徐冷することで、応力の再分布と緩和を促進し、延性を向上させて応力割れに対する抵抗力を高めます。.

PWHTは、材料の強度と靭性を向上させる相変態や析出を誘発するためにも使用できるが、このプロセスを成功させるためには、材料の温度や暴露時間など、多くの変数を制御する必要がある。.

ワークピースにPWHTが必要かどうかを評価するための硬度試験は、比較的簡単です。サンプルセルに水を入れ、緩衝液と指示薬の試薬を加えて攪拌し、終点（通常は赤と青）に達するまでに必要な滴数を数えます。光度計によっては、カルシウム硬度を全硬度とは別に測定できるものもあります。終点が青色ではなく紫色になることがありますが、これは通常、銅（殺藻剤やパイプなど）による干渉が原因ですが、滴定液の滴数を最初に追加することで修正できます。.

筋力強化

溶接後の熱処理は、残留応力の低減と再分配を行うだけでなく、強度を向上させる冶金的変化をもたらす。この工程で使用される高温では、焼戻しや析出が起こり、延性を向上させ破壊の危険性を減少させながら硬度を低下させる。.

PWHT装置は、ユーザーに大きな利点をもたらします。溶接部が破損したり漏れたりすることなく、高応力環境に耐えられることを保証するのに役立ちます。これは、機器が過酷な条件に耐えなければならない石油・ガス精製所、石油化学プラント、原子力発電所に特に関連します。.

PWHT工程は、特殊な施設や設備に依存し、また時間のかかる加熱／冷却サイクルであるため、プロジェクト・コストを増加させ、スケジュールを遅らせる可能性がある。加熱/冷却サイクルを繰り返すと、合金によっては熱疲労が発生し、寿命が短くなる場合があります。.

インターテックは、溶接部のミクロ組織を強化し、残留応力を低減するPWHTサービスを提供しています。当社は、石油・ガス、石油化学、発電、化学処理、鉄鋼・金属加工産業、およびASME Section VIII仕様または特定の板厚制限を満たす炭素材料とステンレス/高合金材料の両方の用途で、PWHTを実施した豊富な経験があります。.

耐食性

耐食性は、金属が多くの実用的な用途に利用されることを可能にする重要な特性のひとつである。耐食性は、金属が本来持っている耐食性と、腐食による損傷に対する保護措置の両方から生まれます。.

ステンレス鋼に含まれるクロムは、酸化クロムの不動態層を形成し、酸素が中心金属に侵入するのを阻止するため、腐食や錆びを防ぐのに役立つ。ニッケル、マンガン、モリブデンなどの他の元素もステンレス鋼の耐食性を高める。.

耐食性の欠如は生体医療機器にとって致命的となりうる。経カテーテル心臓弁に使用される金属製ステントには優れた耐食性が要求される。この基準を満たさない場合、ステントの機械的な故障や、患者と医療従事者双方を同様に脅かす生物学的な否定的反応を引き起こす可能性がある。.

PWHTは、材料を低硬度レベルまで焼戻しまたは析出させることで耐食性を向上させると同時に、靭性と延性を改善し、溶接不良や過負荷破壊のリスクを低減します。加工硬化鋼、炭素鋼、低合金鋼に加え、石油・ガス産業や原子力産業では、圧力機器の修理時にPWHTが義務付けられています。.