Što je toplinska obrada nakon zavarivanja ili ublažavanje naprezanja?

Što je toplinska obrada nakon zavarivanja (PWHT) ili smanjenje stresa?

Post-weld heat treatment (PWHT), or also called stress reduction (SR) is a method for reducing-relieving and redistributing residual stresses in the material introduced by welding.

Toplinska obrada nakon zavarivanja je kontrolirana metoda toplinske obrade u kojoj se zavarene komponente (zavareni materijal) ponovno zagrijavaju u peći ili lokalnom sustavu grijanja do temperature koja je niža od kritične temperature transformacije (poznate kao AC1).

Nakon toga slijedi držanje dijela na ovoj unaprijed određenoj temperaturi određeno vrijeme poznato kao vrijeme držanja.

Nakon toga slijedi sporo i kontrolirano hlađenje u peći kako bi se omogućilo ravnomjerno kontrolirano širenje i skupljanje.

Zašto je potrebna toplinska obrada nakon zavarivanja ili PWHT?

Zaostali naponi u zavarenim spojevima nastaju ili nastaju kao posljedica zagrijavanja i hlađenja zavarenih spojeva.

Tijekom zavarivanja, područje u zavarenom dijelu doseže temperaturu iznad svoje točke taljenja unutar vrlo ograničenog područja, ali temperatura brzo pada kako se plamenik za zavarivanje pomiče dalje.

To rezultira brzim rasipanjem topline i beznačajnim volumenom zagrijanog metala kako bi se omogućio ujednačen temperaturni gradijent.

Ovi uvjeti sprječavaju ravnomjerno širenje metala zbog ograničenja uzrokovanog susjednim osnovnim metalom i proizvest će unutarnja naprezanja (preostala naprezanja), iskrivljenje i savijanje.

Ova zaostala naprezanja, ako se ne uklone, mogu se dodati naprezanjima uslijed radnih uvjeta dijela i mogu uzrokovati kvar tijekom rada.

Nadalje gore navedeno, određene industrije kao što su naftna i plinska, kemijska i petrokemijska imaju povezane mehanizme kvarova kao što su pucanje od korozije uslijed naprezanja, pucanje vodikovim sulfidom i kvarovi uslijed zamora koji zahtijevaju obvezno uklanjanje zaostalih naprezanja toplinskom obradom prije nego što se dio stavi u rad kao što su mokri H2S, amin, kaustik i karbonati.

Učinak toplinske obrade nakon zavarivanja ili PWHT na materijal

Učinak kaljenja PWHT

PWHT se izvodi ispod temperature rekristalizacije čelika u različitim temperaturnim rasponima. Temperatura je niža za materijal od ugljičnog čelika, a raste za niskolegirani čelik.

Ova temperatura neće generirati nikakve mikrostrukturne promjene u strukturi materijala jer materijal ne prolazi nikakvu faznu transformaciju.

Iako, smanjuje zaključana naprezanja i donosi učinak kaljenja na materijal smanjenjem tvrdoće.

Ovo je učinkovitije za niskolegirani čelik koji ima primarnu mikrostrukturu poput bainita i martenzita.

PWHT effect on mechanical properties

Općenito, sljedeći su učinci toplinske obrade nakon zavarivanja u usporedbi sa stanjem zavarene legure:

1. PWHT smanjuje naprezanja materijala i stoga smanjuje granicu razvlačenja.
2. Učinak na vlačnu čvrstoću nije jako visok. Može doći do blagog smanjenja vlačne čvrstoće.
3. Zbog smanjenih zaostalih naprezanja poboljšava se rastezljivost materijala.
4. PWHT smanjuje tvrdoću zavara i ZUT-a smanjenjem zaključanih naprezanja.
5. Zbog poboljšane duktilnosti i utjecaja kaljenja na materijal, žilavost materijala je povećana, iako ne na izraženoj razini.
6. PWHT poboljšava otpornost materijala na koroziju i otpornost na pucanje povezano s uslugom.

PWHT učinak na svojstva puzanja

Većina materijala otpornih na puzanje su Cr-Mo čelik ili legure na bazi nikla s dodatkom niobija ili legure s molibdenom i volframom.

Toplinska obrada Cr-Mo čelika nakon zavarivanja provodi se na višim temperaturama.

Na primjer, niskolegirani čelik od 1,25Cr-0,5Mo PWHT na 1275°F do 1325°F provodi se za maksimalni učinak kaljenja (puzanja) na zavarenom spoju, dok je za opću primjenu temperaturni raspon od 1225°F do 1275°F .

Legure puzanja na bazi austenita kao što je SS347 obično se tretiraju termičkom stabilizacijom nakon zavarivanja kako bi materijal dobio optimalna svojstva puzanja.

Advantages of heat treatment after welding or stress relief (SR)

Toplinska obrada PWHT nakon zavarivanja najbolja je metoda za smanjenje zaostalih naprezanja i žarenje zavara i zone pod utjecajem topline.

Žarenje za ublažavanje naprezanja također je obavezan zahtjev za mnoge uvjete rada bez obzira na vrstu i debljinu materijala.

Neki primjeri takvih uslužnih okruženja su H2S, aminska usluga, kaustična usluga i obavezni zahtjevi koda u nekim slučajevima.

Općenito, toplinska obrada nakon zavarivanja (PWHT) ili smanjenje naprezanja (SR) imaju sljedeće prednosti za materijal:

1. Smanjite tvrdoću zavara i ZUT.
2. Povećajte otpornost materijala na koroziju za kritične usluge kao što su HIC problemi u mokrom H2S okruženju ili pucanje uslijed korozije pod stresom.
3. PWHT poboljšava duktilnost materijala.
4. Smanjuje zaostala naprezanja i time produljuje životni vijek.
5. Poboljšajte zavarivanje i žilavost ZUT-a.
6. Omekšajte otvrdnute zone ZUT-a.
7. Zadovoljava obavezne zahtjeve koda.
8. Omogućuje poboljšanje svojstava puzanja materijala.

Razlika između naknadnog zagrijavanja i ponovnog proživljavanja stresa

Što je naknadno grijanje

Naknadno zagrijavanje u zavarivanju odnosi se na zagrijavanje zavarivanja nakon završetka zavarivanja kako bi se omogućila difuzija vodika održavanjem temperature područja zavarivanja dovoljno visokom da vodik može izaći.

Još jedna svrha izvođenja naknadnog zagrijavanja je omogućiti oslobađanje zaostalih naprezanja jer ponekad nije izvedivo izvršiti punu PWHT ili otpuštanje naprezanja dijela. U takvim slučajevima, naknadno zagrijavanje je učinkovita alternativa.

• Kada je navedeno naknadno zagrijavanje, ono počinje odmah nakon završetka zavara, tako da se zavaru ne dopušta da se ohladi.
• Slijedi definirana temperatura naknadnog zagrijavanja i tijekom tog vremenskog raspona dopušteno je naknadno zagrijavanje.
• Obično se zavarivanje nakon naknadnog zagrijavanja prekriva kawolom kako bi se omogućilo sporo hlađenje koje daje učinke kaljenja na područje zavarivanja i ZUT.

Što je oslobađanje od stresa

Ublažavanje naprezanja ili SR ili PWHT ponekad se brka s naknadnim zagrijavanjem nakon zavarivanja.

Dok je ovo potpuno drugačije. U SR, dio se zagrijava u peći ili ponekad lokalno, ali uvijek kontroliranom brzinom zagrijavanja, držeći na definiranoj temperaturi određeno razdoblje, a zatim kontrolirano polagano hlađenje dijela u peći kako bi se učinkovito smanjila zaostala naprezanja nastala zbog zavarivanje.

Ublažavanje naprezanja provodi se na puno višoj temperaturi od naknadnog zagrijavanja.

Kako izvesti toplinsku obradu nakon zavarivanja (PWHT)

Kako izvesti Toplinska obrada nakon zavarivanja (PWHT) izvodi se na temelju vrste materijala, debljine i primjenjivih zahtjeva kodeksa konstrukcije.

Ovi kodovi su primarni podaci za određivanje PWHT temperature, brzine grijanja i hlađenja i vremena zadržavanja za PWHT.

Primjeri konstrukcijskih kodova su na primjer – ASME B31.3 za procesne cjevovode, ASME odjeljak VIII za tlačne posude i AWS D1.1 za strukturno zavarivanje čelika.

Ovi kodovi daju detaljne zahtjeve za PWHT ili SR zahtjeve za različite materijale i njihove povezane uvjete kao što su brzina grijanja i hlađenja i izuzeće PWHT u određenim slučajevima.

Heating and cooling rates in PWHT

Stope toplinske obrade nakon zavarivanja (PWHT) ili SR zagrijavanja i hlađenja dane su u građevinskom kodu kao što je ASME Section VIII Div 1 ili ASME B31.3 ili AWS D1.1.

Za tlačne posude proizvedene prema ASME Odjeljku VIII Div 1, brzine zagrijavanja i hlađenja navedene su u klauzuli UCS 56 kao ‘iznad 800°F (425°C), brzina zagrijavanja mora biti najviše 400°F/h (222°C) /h) podijeljeno s maksimalnom debljinom materijala (u inčima) kućišta ili čeone ploče, ali maksimalno ograničenje je 400°F/h (222°C/h).

Isto ograničenje brzine grijanja i hlađenja je prema ASME odjeljku Ⅲ NX-4623.

Slični postovi:

1. Što je predgrijavanje u zavarivanju?
2. Što je zona utjecaja topline ili ZUT u zavarivanju i širina ZUT-a
3. Utjecaj unosa topline pri zavarivanju na mehanička svojstva
4. Kalkulator predgrijavanja zavarivanja

Open this in UX Builder to add and edit content