鋼橋部材の局所溶接後熱処理（PWHT）

局所溶接後熱処理（PWHT）は、大型圧力容器や配管の溶接残留応力を緩和する経済的で侵襲性の低い方法であり、そのサイズを縮小し、設備の必要性を減らすことで設備コストを削減するのに役立ちます。

ローカルPWHTプロセスは通常、浸漬、加熱、勾配制御のための3つの独立したゾーンで構成されるが、その幅に関する標準的な測定法はない。

コスト

この研究では、鋼橋部材の局所溶接後熱処理（PWHT）を経済的および機械的な観点から検討した。炉によるPWHT処理と局所PWHT処理のコスト見積もりと比較を行った。

ローカルPWHTのコストは、ファーネスPWHTのコストよりも大幅に低いことが判明した。しかし、その時間は、利用するヒーターユニットの数によって異なる。例えば、スティフナー周辺の溶接部品5個を一度に5台のヒーターユニットで加熱する場合、PWHTには5時間かかる可能性がある。

この研究により、局所的PWHTは従来の方法よりも費用対効果が高く、プロジェクト全体の予算を大幅に節約できることが実証された。さらに、局所的なPWHTは、手直しや補修作業を減らすことができる。

時間

ローカル PWHT は、ファーネス PWHT に比べて時間とコストが少なくて済むため、コストと時間の観点からは優れたオプションです。温度勾配制御バンド、ソークバンド、および搬送領域はすべて、PWHT中に何台のヒーターを使用するかによって決まります。

安全性

溶接後熱処理(PWHT)は、圧力容器や配管機器、 特に一定の板厚閾値を超える炭素鋼、低合金材料、 あるいは亀裂の発生や脆性破壊の影響を受けやす い材料における残留応力を緩和するために不可欠な 要素である。PWHTは、すべての圧力境界ゾーンを一度に処理するのではなく、容器内で局所的に実施することができます。しかし、局所的なPWHTの不適切なエンジニアリングは、隣接する溶接部間の歪みや亀裂につながる可能性があります。

このような問題を回避するために、高度な計算シミュレー ションを実施して、局所的なスポットPWHT構成の熱的お よび機械的応答を調べることができる。このようなモデルは、PWHTが歪み、隣接する溶接部の割れ、深刻な残留応力を引き起こさないことを確認するのに役立ちます。さらに、このようなシミュレーションの結果は、最適な局所PWHTセットアップの選択の指針となります。

局所的なスポットPWHTは、多くの場合、電気的に加熱されたワイヤーと断熱材に包まれたセラミック片で構成され、加熱される容器ごとに特別に調整できるシート型セラミック・ヒーターを使用して行われます。各溶接部位の温度履歴は、対象部材に取り付けた熱電対を使用して設定され、ヒーターと断熱材の両方が適切な加熱範囲になるように制御されるため、従来の加熱炉を使用したPWHT法よりも経済的で安全な結果が得られます。

コンプライアンス

局所溶接後熱処理（PWHT）は、溶接継ぎ目周辺を加熱す ることによって溶接構造物の残留応力を緩和する技 術である。PWHTは、圧力容器のひび割れを修復したり、将来の構造破損を防止したりするために使用されることがあるが、その初期コストはPWHTを使用しない製造に比べて高くなる可能性がある。

ローカルPWHT法では、溶接シームの両側にヒートバンドを配置する。ヒートバンドの幅は、鋼材固有の冶金学的 特性に応じて調整することができ、溶接品質を向 上させるためにさらに変更することもできる。

局部PWHTは、従来の溶接技術とは異なり、溶接後の焼戻しを必要とせず、より短時間で完了することができるため、異種板厚の構造物に理想的であり、溶接中の応力蓄積を緩和することに成功している。さらに、ある調査では、この手法によってフープ応力と軸方向応力の両方を緩和できることが実証された。

この研究では、鋼橋の補剛されたプレート部材に対する局部PWHTの経済的および機械的な影響の両方を調査した。その結果、局所PWHTは炉PWHTよりも費用と時間がかからないことが実証された。しかし、そのコストは、ヒーターユニットを何台利用するかによって決まる。ヒーターユニットを1台利用する場合、PWHTを完了するのに25時間かかる可能性がある。