Термическая обработка после сварки
Термическая обработка после сварки ( PWHT материал ) — это контролируемый процесс, при котором сваренный повторно нагревается до температуры ниже его нижней критической температуры превращения, а затем выдерживается при этой температуре в течение определенного периода времени. [1] Его часто называют любой термообработкой, выполняемой после сварки; однако в нефтяной, газовой, нефтехимической и атомной отраслях оно имеет особое значение. Отраслевые нормы, такие как нормы ASME для сосудов под давлением и трубопроводов, часто требуют обязательного проведения термообработки определенных материалов для обеспечения безопасной конструкции с оптимальными механическими и металлургическими свойствами. [2] [3]
Необходимость PWHT в основном обусловлена остаточными напряжениями и микроструктурными изменениями, которые возникают после завершения сварки. [2] В процессе сварки между металлом шва и основным материалом возникает высокий температурный градиент. По мере остывания сварного шва остаточные напряжения . образуются [2] Для более толстых материалов эти напряжения могут достигать неприемлемого уровня и превышать расчетные напряжения. Поэтому деталь нагревается до заданной температуры в течение заданного времени, чтобы снизить эти напряжения до приемлемого уровня. [1] Помимо остаточных напряжений, микроструктурные изменения происходят из-за высоких температур, вызванных процессом сварки. [1] Эти изменения могут повысить твердость материала и снизить ударную вязкость и пластичность . Использование PWHT может помочь снизить любые повышенные уровни твердости и улучшить ударную вязкость и пластичность до уровней, приемлемых для конструкции. [1]
Требования, указанные в различных нормативах по сосудам под давлением и трубопроводам, в основном обусловлены химическим составом и толщиной материала. [1] Такие нормы, как ASME Раздел VIII и ASME B31.3, требуют, чтобы указанный материал подвергался термообработке после сварки, если его толщина превышает заданную. [1] Нормы также требуют PWHT, основанного исключительно на микроструктурном составе материала. [1] Последнее соображение при принятии решения о необходимости PWHT основано на предполагаемой эксплуатации компонентов, например, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением . В таких случаях PWHT является обязательным независимо от толщины. [4]
Приложение
[ редактировать ]Скорость нагрева, время и температура выдержки, а также скорость охлаждения — все это важные переменные, которые необходимо точно контролировать и отслеживать, иначе желаемый эффект может быть не достигнут. [3] Если PWHT является обязательным согласно отраслевому кодексу, будут указаны требования к этим переменным. [3] [4] [5]
Обогрев
[ редактировать ]Скорость нагрева при проведении PWHT обычно зависит от толщины компонента и определяется нормативными документами. [1] [6] Если скорость нагрева не поддерживается должным образом (из-за слишком быстрого или неравномерного нагрева), температурные градиенты внутри компонента могут стать вредными для компонента. В результате при охлаждении компонента до температуры окружающей среды могут возникнуть трещины под напряжением и образоваться ранее не созданные остаточные напряжения. [4]
Температура и время выдерживания
[ редактировать ]Температура и время выдержки зависят от материала и толщины соответственно. [4] [6] Что касается толщины материала, для более толстых материалов требуется более длительное время выдержки. [4] Это необходимо для того, чтобы материал достиг стабильного состояния, при котором распределение и уровни напряжений становятся более равномерными и уменьшаются. [2] [6] Указанная температура выдержки — это температура, достаточно высокая для снижения высокого уровня остаточного напряжения, но при этом все еще ниже нижней температуры превращения. [1] [2] Помимо снижения напряжения, высокие температуры выдержки ниже температуры превращения позволяют осуществлять микроструктурные преобразования, тем самым снижая твердость и улучшая пластичность. [6] Следует проявлять особую осторожность, чтобы не нагревать компонент выше нижней температуры превращения, поскольку это может привести к вредным металлургическим эффектам и ухудшению механических свойств. [6] Кроме того, температура выдержки не должна превышать исходную температуру отпуска, если только не будут проведены последующие механические испытания. Поддержание температуры отпуска выше первоначальной температуры может снизить прочность материала до уровня ниже требуемого минимума ASME . [4]
Охлаждение
[ редактировать ]Как и в случае со скоростью нагрева, скорость охлаждения необходимо контролировать, чтобы избежать любых вредных температурных градиентов, которые могут вызвать растрескивание или создать новые напряжения во время охлаждения. [4] В дополнение к этому, высокие скорости охлаждения могут увеличить твердость, что может повысить склонность к хрупкому разрушению. [7]
Методика мониторинга
[ редактировать ]Термопары обычно прикрепляются к компоненту, подвергающемуся термообработке, чтобы проверить и гарантировать, что скорости нагрева, температуры выдержки и скорости охлаждения соответствуют техническим требованиям. Компьютерное программное обеспечение обычно используется вместе с термопарами для мониторинга вышеупомянутых переменных и предоставления документации о том, что PWHT была выполнена правильно. [5] [8]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я «Послесварочная термообработка сварных конструкций» (PDF) . www.wtia.com.au. Февраль 2003 года.
- ^ Jump up to: а б с д и «Термическая обработка сварных соединений – Часть 1» . www.twi-global.com .
- ^ Jump up to: а б с Сварочный контроль . Майами, Флорида: Американское общество сварщиков. 1980. стр. 38–39. ISBN 978-0-87171-177-9 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г «Термическая обработка сварных соединений. Часть 2» . www.twi-global.com .
- ^ Jump up to: а б «Термообработка. Часть 3» . www.twi-global.com .
- ^ Jump up to: а б с д и Крофт, Д. (1996). Термическая обработка сварных стальных конструкций . Кембридж, Англия: Woodhead Publishing Ltd., стр. 16–18. ISBN 1-85573-016-2 .
- ^ Тильш, Гельмут (1977). Дефекты и отказы сосудов под давлением и трубопроводов . Малабар, Флорида: Издательская компания Krieger. п. 305. ИСБН 978-0-88275-308-9 .
- ^ «Термообработка сварного шва» .
| Производство железа ( металлургический завод ) |
|  | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Сталелитейное производство ( Сталелитейный завод ) |
| ||||||||
| термообработки Методы |
| ||||||||
| Производство по странам | |||||||||