Зауважте, що не всі термічні обробки після зварювання є корисними

01 Вибір методу термічної обробки

Вплив термічної обробки після зварювання на міцність на розрив і межу повзучості металу пов’язаний з температурою та часом витримки термічної обробки. Вплив термічної обробки після зварювання на ударну в'язкість металу шва різний для різних типів сталі. Термічна обробка після зварювання зазвичай передбачає одноразовий високотемпературний відпуск або нормалізацію плюс високотемпературний відпуск. Для газового зварювання зварювальних швів використовується нормалізація плюс високотемпературний відпуск. Це пов’язано з тим, що зерна газозварювальних зварних швів і зон термічного впливу грубі і потребують очищення, тому використовується нормалізуюча обробка. Однак одноразова нормалізація не може усунути залишкову напругу, тому для усунення напруги необхідний високотемпературний відпуск. Одноразовий середньотемпературний відпуск підходить лише для монтажного зварювання великих звичайних контейнерів з низьковуглецевої сталі, зібраних на місці, і його метою є досягнення часткового усунення залишкової напруги та дегідрування. У більшості випадків застосовують одноразовий високотемпературний відпуск. Нагрівання та охолодження термічної обробки не повинно бути занадто швидким, а внутрішні та зовнішні стінки повинні бути однорідними.

02 Методи термічної обробки, що використовуються в посудинах під тиском

Є два типи методів термічної обробки, що використовуються в посудинах під тиском: один - термічна обробка для поліпшення механічних властивостей; інший – термообробка після зварювання (PWHT). У широкому розумінні термічна обробка після зварювання - це термічна обробка зони зварювання або зварюваних компонентів після зварювання заготовки. Специфічний вміст включає відпал для зняття напруги, повний відпал, розчин, нормалізацію, нормалізацію та відпустку, відпустку, зняття напруги при низькій температурі, термічну обробку опадами тощо. У вузькому сенсі термічна обробка після зварювання стосується лише відпалу для зняття напруги, тобто для покращення продуктивності зони зварювання та усунення шкідливих ефектів, таких як залишкова напруга під час зварювання, зона зварювання та пов’язані з нею частини рівномірно та повністю нагріваються нижче температури фазового перетворення металу 2, а потім рівномірно охолоджуються. У багатьох випадках обговорювана термічна обробка після зварювання є, по суті, термообробкою для зняття напруги після зварювання.

03Призначення термічної обробки після зварювання

1. Послабте залишкову напругу під час зварювання.
2. Стабілізація форми та розміру конструкції та зменшення спотворень.
3. Поліпшення характеристик основного матеріалу та зварних з’єднань, зокрема: a. Підвищення пластичності металу шва. b. Зменшити твердість зони термічного впливу. в. Підвищення міцності на руйнування. d. Поліпшити міцність на втому. д. Відновити або покращити межу текучості, знижену під час холодного формування.
4. Поліпшити здатність протистояти стресовій корозії.
5. Подальше вивільнення шкідливих газів у металі шва, особливо водню, щоб запобігти виникненню уповільнених тріщин.

04 Рішення про необхідність PWHT

У проекті має бути чітко зазначено, чи потребує посудина під тиском термічна обробка після зварювання, і поточні специфікації конструкції посудини під тиском містять вимоги щодо цього.
Для зварних посудин під тиском існує велика залишкова напруга в зоні зварювання та несприятливий вплив залишкової напруги. Лише за певних умов проявляються. Коли залишкова напруга поєднується з воднем у зварному шві, це сприятиме зміцненню зони термічного впливу, що призводить до появи холодних тріщин і уповільнених тріщин.
Коли статична напруга, що залишається в зварному з’єднанні, або динамічна напруга під час роботи під навантаженням поєднується з корозійним впливом середовища, це може спричинити корозію тріщин, яка називається корозією під напругою. Залишкова напруга під час зварювання та зміцнення основного матеріалу, викликане зварюванням, є важливими факторами утворення корозійних тріщин під напругою.

Зварювальне обладнання Xinfa має характеристики високої якості та низької ціни. Для отримання додаткової інформації відвідайте:Виробники зварювання та різання - Китайська фабрика та постачальники зварювання та різання (xinfatools.com)

Результати досліджень показують, що основний вплив деформації та залишкової напруги на металеві матеріали полягає у переході металу від рівномірної корозії до локальної, тобто до міжкристалічної або міжкристалічної корозії. Звичайно, як корозійне розтріскування металу, так і міжкристалічна корозія відбуваються в середовищах з певними характеристиками для металу. За наявності залишкової напруги характер корозійного пошкодження може змінюватися залежно від складу, концентрації та температури корозійного середовища, а також від відмінностей у складі, організації, стані поверхні, напруженому стані тощо основного матеріалу. і зона зварювання.

Чи потребують зварні посудини під тиском термічної обробки після зварювання, слід визначати шляхом всебічного розгляду призначення, розміру (особливо товщини стінки), характеристик використовуваних матеріалів та умов роботи посудини. Термічну обробку після зварювання слід розглядати в будь-якій із таких ситуацій:

1. Важкі умови експлуатації, такі як товстостінні посудини з ризиком крихкого руйнування при низьких температурах, а також посудини, що витримують великі навантаження та знакозмінні навантаження.

2. Зварні посудини під тиском, товщина яких перевищує певну межу. Включаючи котли, нафтохімічні резервуари під тиском тощо, які мають спеціальні правила та специфікації.

3. Посудини під тиском з високою стабільністю розмірів.

4. Ємності зі сталі з високою схильністю до гарту.

5. Посудини під тиском з ризиком корозійного розтріскування під напругою.

6. Інші посудини, що працюють під тиском, визначені спеціальними правилами, технічними умовами та кресленнями.

У сталевих зварних посудинах, що працюють під тиском, в області зварного шва утворюється залишкова напруга, що досягає межі текучості. Генерація цієї напруги пов'язана з перетворенням структури, змішаної з аустенітом. Багато дослідників відзначають, що для усунення залишкової напруги після зварювання гарт при 650 градусах може мати хороший вплив на сталеві зварні посудини під тиском.

У той же час вважається, що якщо після зварювання не провести належну термічну обробку, корозійностійкі зварні з'єднання отримати ніколи не вдасться.

Загальноприйнято вважати, що термообробка для зняття напруги - це процес, при якому зварювана заготовка нагрівається до 500-650 градусів, а потім повільно охолоджується. Зменшення напруги викликано повзучістю при високій температурі, яка починається від 450 градусів у вуглецевої сталі та 550 градусів у сталі, що містить молібден.

Чим вище температура, тим легше усунути стрес. Однак після перевищення початкової температури відпустки міцність сталі буде знижена. Таким чином, термічна обробка для зняття напруги повинна оволодіти двома елементами температури та часу, і жоден з них не є обов’язковим.

Однак у внутрішній напрузі зварного виробу завжди супроводжуються напруга розтягування та напруга стиснення, а напруга та пружна деформація існують одночасно. Коли температура сталі підвищується, межа текучості знижується, і початкова пружна деформація стане пластичною деформацією, яка є релаксацією напруги.

Чим вище температура нагріву, тим повніше усувається внутрішня напруга. Однак, коли температура занадто висока, поверхня сталі сильно окислюється. Крім того, для температури PWHT загартованої та відпущеної сталі принцип не повинен перевищувати вихідну температуру відпуску сталі, яка, як правило, приблизно на 30 градусів нижча за вихідну температуру відпуску сталі, інакше матеріал втратить загартування та ефект гарту, і міцність і в'язкість руйнування будуть знижені. Цьому моменту слід приділити особливу увагу працівникам термообробки.

Чим вище температура термічної обробки після зварювання для усунення внутрішньої напруги, тим більше ступінь розм'якшення сталі. Зазвичай внутрішню напругу можна усунути нагріванням до температури рекристалізації сталі. Температура рекристалізації тісно пов'язана з температурою плавлення. Як правило, температура рекристалізації K=0,4X температура плавлення (K). Чим ближча температура термообробки до температури рекристалізації, тим ефективніше вона усуває залишкову напругу.

04 Розгляд комплексного ефекту PWHT

Термообробка після зварювання не є абсолютно корисною. Взагалі кажучи, термічна обробка після зварювання сприяє зняттю залишкової напруги та виконується лише тоді, коли існують суворі вимоги щодо корозії під напругою. Проте випробування зразків на ударну в’язкість показало, що термічна обробка після зварювання не сприяла підвищенню в’язкості наплавленого металу та зони термічного впливу, і іноді міжкристалічні тріщини можуть виникати в межах діапазону укрупнення зерна термічного впливу. зона.

Крім того, PWHT покладається на зниження міцності матеріалу при високих температурах для усунення напруги. Тому під час PWHT конструкція може втратити жорсткість. Для конструкцій, які застосовують загальну або часткову PWHT, перед термічною обробкою необхідно враховувати здатність зварного виробу підтримувати при високих температурах.

Тому, розглядаючи питання про проведення термічної обробки після зварювання, слід всебічно порівняти переваги та недоліки термічної обробки. З точки зору конструктивних характеристик існує сторона, яка покращує продуктивність, і сторона, яка знижує продуктивність. Обґрунтоване судження повинно бути зроблено на основі основної роботи з комплексного розгляду обох аспектів.