溶接後熱処理（PWHT）とは何か、なぜ溶接に必要なのか？

によって アドミンエイトで pwhtの知識オン 投稿日:

溶接後熱処理（PWHT）は、溶接された材料を臨界変態 温度以下に加熱し、所定の時間保持する制御された プロセスである。PWHTは、溶接工程に不可欠な工程であ り、多くの規格が溶接後熱処理を必須工程と して義務付けている。

定義

溶接は、材料に大きな残留応力を発生させ、これが負荷応力と組み合わさって材料の設計限界を超える。その結果、溶接構造物は水素誘起割れや応力腐食割れを起こしやすくなる。このリスクを軽減するために、溶接後熱処理（PWHT）がしばしば採用される。

PWHT (Process for Weld Heat-Treatment) は、 溶接部を最適な温度まで加熱し、その後冷却す るもので、各温度で過ごす時間は、その地域の法律 や材料仕様によって異なる。PWHTは、残留応力を低減するだけでなく、溶接 部の靭性と延性を高める効果もある。

高いPWHT温度を必要とする溶接部品は、熱処理中に適切なサポートを必要とします。部品に特化した形状の架台は、このサポートを提供し、PWHTを実施する部分とまだ低温の部分との間の熱勾配を管理するために、構造に沿って規則的に配置することができます。

PWHTの要件は通常、材料の化学的構成と厚さによって決まる。ASME第8章では、一定の厚さ以上の材料にPWHTを義務付けている一方、構造物がどのようなサービスを受けるかによって決まるものもある。例えば原子力発電所では、部品を溶接する際に厳しい安全性と信頼性の基準に準拠しなければならない。

意味

溶接後熱処理(PWHT)は、溶接部の微細構造を変化 させ、残留応力を低減して強度を高めるとともに、 溶接部の水素誘起割れや応力腐食割れのリスクを 低減するプロセスである。PWHTは、設備の安全な操業を保証するために、溶接工程に不可欠なステップと見なされるべきである。

PWHTの必要性は、材料の種類や厚さ、水素誘起割れや応力腐食割れの可能性など、いくつかの要因によって異なる。PWHTは、厚さだけでなく、その化学的性質に基づいて、規格や基準によって要求されることもあります。

溶接工程のある時点で、溶接金属と母材との間に 温度勾配が生じ、溶接金属に応力が生じ、最終 的に設計限界を超える可能性がある。PWHTは、指定された温度で溶接金属を長時間 加熱することにより、この内部張力を低減する機 会を提供する。

PWHTは残留応力を効果的に低減することができるが、加熱プロセス中に適切な支持を行わないと、その使用が危険なものとなる可能性がある。PWHTの温度で自重を支えられない部品がある場合は、その部品の形状やスペースに合った架台で適切に支えなければならない。

スコープ

溶接後熱処理(PWHT)は、溶接された材 料を下限臨界変態温度以上に加熱し、長時間保 持する制御されたプロセスである。PWHTの主な目的は、残留応力を緩和し、溶接 部分の微細構造を再調整して、割れ、疲労、腐食 の影響を受けにくくすることである。

PWHT試験は、圧力容器や配管システムを設計する際に必要とされることが多く、ASME圧力容器・配管規格などの業界規格では、最適な機械的・冶金的特性を備えた安全な設計を保証するために、特定の材料に対するPWHT試験の実施を義務付けています。

PWHTは、材料の化学組成と厚さ、および部品が 使用される使用条件によって必要となる場合があ る。PWHTは、溶接中に生じた残留応力を緩和し、 溶接金属の向きを変えて溶接部の延性、靭性、 強度を向上させるのに有効である。

応力レベルが増加するにつれて、PWHT の要件も増加する。溶接応力の緩和は、PWHT処理サイクル中の時間と温度の両方に依存します。歪み、焼戻し脆化、過軟化の問題を最小限に抑えながら、試験された機械的特性を損なうことなくPWHTの利点を享受するには、加熱/冷却速度/許容差/浸漬時間をすべて適切に管理する必要があります。

用語解説

溶接後熱処理(PWHT)は、溶接後熱処理とも呼ばれ、 溶接プロセスによって発生した残留応力や、 溶接自体によって材料にもたらされた微細構造の 変化を緩和し、バランスを調整するために考案 された技術である。PWHTは、硬度の制御や機械的強度の向 上にも使用される。これは、ほとんどの溶接手 順に不可欠な要素であり、ASME圧力容器 および配管規定などの業界規定で義務付けられて いることが多い。

PWHTは、周囲の水素を溶接部に拡散させ、継 手全体の強度を高めることで、水素誘起割れ （HIC）を防止するのに役立つ。

PWHT（加圧洗浄熱処理）は、溶接部の応力腐食 割れの可能性を低減するために使用されるもう一 つのプロセスで、溶接部を徐々に加熱し、臨界変態温度 より低い温度まで徐冷することで、溶接部の応力レベルを 徐々に低下させる。PWHTは、すべての溶接手順認定仕様に不可欠な 要素を形成しており、その温度またはソーク時間要件 を変更する場合は、再認定が必要となる。同様に、開先 溶接と隅肉溶接を組み合わせた容器継ぎ目の溶接に おいても、PWHTは不可欠な役割を果たす。この 溶接では、単一開先/隅肉溶接のみと比較して、 溶接金属が体積的に使用されるため、単一開先 溶接または隅肉溶接よりも高い残留応力が発生するこ とが多い。