溶接後の熱処理

多くの配管規格では、溶接部の破壊靭性を基準として、局所的な溶接後熱処理（PWHT）要件を免除していますが、この方法は、材料や用途によっては必ずしも適用できるとは限りません。.

動力配管用材料のPWHT要件は、一般的にその母材の低臨界相変態温度に基づいています。.

溶接手順

溶接継手の溶接性は、形状、拘束、溶接予熱温度、パス間温度、電流密度など、さまざまな要因に左右されます。さらに、AISI P-4やP-5Aのような低炭素材料も溶接性に影響を与えます。また、焼入れ性や水素遅延割れ発生の可能性も影響を及ぼす可能性があります。.

溶接後熱処理（PWHT）は、残留応力を除去し、製造、溶接、切断工程によって生じたワークピースの既存の応力を緩和することで、ノッチ靭性を向上させる役割を果たします。PWHTの処理時間は、通常、厚さ25mmあたり1時間、温度は600degCで行われます。.

PWHTの要件は通常、溶接性基準に基づいて定められており、製造規格では局所的なPWHTに関する詳細な要件が規定されています。これらの規定の大部分は、厚さ制限の要件に重点を置いています。これは、PWHTを施さない場合の方が施した場合よりも脆性破壊が発生しやすいという仮定に基づいたものですが、この仮定は破壊力学解析によって疑問視されています。 より具体的には、鋼管の円周突合せ溶接に関するマスターカーブを比較した結果、この結論が実証され、一部の製造規格における現行のPWHT肉厚制限が過度に厳格であることが判明した。.

プリヒート

溶接前の鋼材の予熱は、溶接物の厚さや合金成分に応じて、溶接応力や残留応力を最小限に抑えるために不可欠です。これらの温度を正確に監視するには、温度表示クレヨンや熱電対式高温計を使用する必要があります。.

予熱を行うと、任意の等価比において臨界速度勾配が低下し、層流炎速が増加するため、スパッタが減少したより安定したアークが形成される（図20）。.

予熱は、炭素鋼および低合金鋼において、冷却速度を遅らせることで溶接金属および熱影響部（HAZ）の硬度を高め、それによってHAZ内の気孔や空隙などの欠陥を低減し、 機械的特性を向上させるとともに、炭素鋼・低合金鋼および347型／インコロイ825などの高ニッケルオーステナイト系ステンレス鋼において、水素脆化亀裂（遅延亀裂またはビード下亀裂とも呼ばれる）のリスクを低減することを目的としています。.

予熱およびパス間温度の低減は、特にねじ継手やノズル接続部における突合せ溶接、ソケット溶接、隅肉溶接などの高圧保持溶接部において、溶接後熱処理（PWHT）を行わずに溶接厚さを増やすのに役立つ可能性がある。 E2Gによる脆性破壊に関する研究によると、ASME B31.3に準拠する低合金製加圧部品の溶接において、必須とされるPWHTを省略すると、溶接部の靭性が低下し、脆性破壊のリスクが高まることが示されています。.

溶接後の熱処理

溶接後熱処理（PWHT）は、圧力容器や配管などの溶接部材に生じる有害な残留応力を除去すると同時に、き裂の発生や脆性破壊を引き起こす環境条件に対する感受性を低減するための有効な手段である。溶接組立品の健全性を維持するためには、常に規格の要件を遵守しなければならない。.

PWHT処理は、一般的に、あらかじめ定められた閾値を超える厚さを持つ炭素鋼の溶接部に対して、水素遅延破断やその他の応力腐食現象（水素遅延破断を含む）から保護するために必要とされます。 PWHTには、加熱、冷却、および保熱条件が含まれており、これらはこのプロセスによって生じる溶接部の材料特性に影響を与えます。保熱時間が過度または長引くと、脱炭、脆化の解消、あるいは脆化が生じ、引張強度、クリープ強度、またはノッチ靭性といった特性に悪影響を及ぼす可能性があります。.

炭素鋼に対するPWHTの要件は、厚さや直径の制限に応じて、製造および修理に関する各規格によって異なり、その差異は、技術データベースの解釈の違いや、時間の経過に伴う製造・溶接実務の変遷に起因している可能性がある。 現在のASME BP&V規格では、大径・薄肉材料による溶接性の向上、それらの固有の破壊靭性特性、および低エネルギー破壊に十分耐えうるといった仮定に基づき、原子力用途で使用される厚さ5/8インチまでの材料については、PWHT試験の免除が認められている。.

冷却

PWHTの手順は各部品ごとに個別に設定する必要があり、温度はその厚さに応じて決定されます。ASME VIIは19mmを超える厚さに適用され、BS EN 13445およびBSPD 5500は35mm以上の厚さを対象としています。 冷却速度も厚さに依存し、厚さ25mmごとに1時間とし、800degF以下では静止空気冷却が許容される。PWHTには通常、恒久的な固定式炉、あるいは大型で取り扱いが困難な部品には台車搭載型のトップハット式可搬炉が使用される。.