溶接後熱処理 - pwht ソリューション

溶接後熱処理（PWHT）は、溶接部品の残留応力を緩和し、微細構造を最適化するために使用される。この処理により、その用途で望まれる性能レベルが確実に達成される。

PWHTでは、溶接部をそれぞれの温度まで加熱した後、溶接部の変形を防ぐために慎重に制御された速度でゆっくりと冷却する。

プロセス

溶接後熱処理（PWHT）は、溶接部の残留応力を緩和し、圧力機器の応力腐食や水素誘起割れを減少させるために使用される加熱・冷却プロセスです。さらに、PWHTは材料の微細構造を改善し、強度と靭性を向上させます。

PWHT溶接は、ASMEボイラー・圧力容器規格、API 650、AWS D1.1などの溶接規格や仕様に従って、特定の鋼や合金の溶接部に要求されることが多い。

熱処理中の温度は、歪みと焼戻し脆化を防ぐために注意深く管理されなければならない。また、歪みと焼戻し脆化を最小限に抑えるために、必要な温度での保持時間も厳密に管理されなければならない。高温に長時間曝されると、溶接部の強度が低下する一方で、過度の熱膨張によって溶接部周辺に新たな残留応力が発生する。PWHTは、溶接部内での再分布によってこれらの残留応力を除去し、回転曲げ試験における疲労寿命が改善された、より脆性の低い接合部をもたらすだけでなく、 BMおよびHAZの両領域に微細結晶粒を生成する [95]。

材料

金属や合金の中には、もろさや割れを避けるための炭素鋼の応力除去、溶接中に形成されたクロム炭化物を溶解して耐食性を回復させるためのステンレス鋼の溶体化焼鈍、チタンやニッケル合金の不要な相変態を避けるためのPWHT中の精密な熱制御など、機械的特性を維持または改善するためにPWHTを必要とするものがある。

PWHT溶接ソリューションは、石油化学、発電、石油・ガス、航空宇宙用途など、極端な高温・高圧条件を特徴とすることが多い環境において、その価値が証明されている。溶接の微細構造を改善し、構造の完全性を損なう水素誘起割れのリスクを低減する。

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安全性

溶接後熱処理は、規格や仕様で一定の板厚のしきい値に達した場合に義務付けられていることが多く、残留応力の緩和、靭性の向上、微細構造の微細化など、現実の条件に対する部品の本質的な補強を提供する。

しかし、加熱と冷却のサイクルは、溶接部と隣接する母材の両方に歪みと不均衡な残留応力を生じさせる可能性がある。このような状態は、溶接部の強度を弱め、破損の危険性を高める熱衝撃をもたらす可能性がある。

PWHT手順は、熱衝撃を回避し、溶接部および熱影響部 (HAZ)に十分な応力がかかるよう、注意深く管理する必要がある。正確な温度制御により、溶接部の周囲にソークバンドまたは加熱バンドを形成し、適切な時間正確な温度に加熱・維持することで、熱勾配を低減し、水素脆化および亀裂損傷から保護することができる。

認証

溶接後熱処理(PWHT)は、炭素鋼、ステンレス鋼、高合金鋼、加工硬化鋼、加工硬化鋼などの鋼や金属、特に圧力容器や配管の加工において重要な工程である。また、溶接手順仕様で概説された肉厚要件に基づいて、PWHTの必須要件が設定される場合もある。

PWHTの使用方法は、材料要件や使用条件によって異なります。ある規格では、特定の等級や板厚に対してPWHTを義務付けていますが、そうでない規格もあります。PWHTは一般に、残留応力の緩和、微細構造の改善、水素誘起割れのリスクの低減、応力腐食疲労のリスクの低減、歪みや焼戻し脆化のリスクの低減のために使用される。そのため、金属加工工程にPWHTを使用する前に、加工規格の現行の規則とガイドラインを分析する必要がある。