Остатъчното напрежение при заваряване се причинява от неравномерното разпределение на температурата на заваръчните шевове, причинено от заваряване, термично разширение и свиване на заваръчния метал и т.н., така че остатъчното напрежение неизбежно ще се генерира по време на заваръчната конструкция. Най-разпространеният метод за премахване на остатъчното напрежение е високотемпературно темпериране, т.е. заваръчният шев се поставя в пещ за термична обработка и се нагрява до определена температура и се поддържа топъл за определен период от време. Границата на провлачване на материала се намалява при висока температура, така че пластичният поток се появява на места с високо вътрешно напрежение, еластичната деформация постепенно намалява, а пластичната деформация постепенно се увеличава, за да се намали напрежението.
01 Избор на метод за термична обработка
Ефектът от термичната обработка след заваряване върху якостта на опън и границата на пълзене на метала е свързан с температурата и времето на задържане на термичната обработка. Ефектът от термичната обработка след заваряване върху ударната якост на заваръчния метал варира в зависимост от различните видове стомана. Топлинната обработка след заваряване обикновено използва единично високотемпературно темпериране или нормализиране плюс високотемпературно темпериране. За заваръчни шевове при газово заваряване се използва топлинна обработка за нормализиране плюс високотемпературно темпериране. Това е така, защото зърната на заваръчните шевове при газово заваряване и засегнатите от топлина зони са груби и трябва да бъдат рафинирани, така че се използва нормализираща обработка. Въпреки това, единичното нормализиране не може да елиминира остатъчното напрежение, така че е необходимо темпериране при висока температура, за да се елиминира напрежението. Единично среднотемпературно темпериране е подходящо само за монтажно заваряване на големи обикновени нисковъглеродни стоманени контейнери, сглобени на място, и целта му е да се постигне частично елиминиране на остатъчното напрежение и дехидрогениране. В повечето случаи се използва еднократно високотемпературно темпериране. Нагряването и охлаждането на термичната обработка не трябва да бъде твърде бързо, а вътрешните и външните стени трябва да са еднакви.
02 Методи за топлинна обработка, използвани в съдове под налягане
Има два вида методи за термична обработка, използвани в съдове под налягане: единият е термична обработка за подобряване на механичните свойства; другото е топлинна обработка след заваряване (PWHT). В широк смисъл термичната обработка след заваряване е термичната обработка на зоната на заваряване или заварените компоненти след заваряване на детайла. Специфичното съдържание включва отгряване за облекчаване на напрежението, пълно отгряване, разтвор, нормализиране, нормализиране и темпериране, темпериране, облекчаване на напрежението при ниска температура, топлинна обработка с утаяване и др. В тесен смисъл термичната обработка след заваряване се отнася само до отгряване за облекчаване на напрежението, тоест, за да се подобри производителността на заваръчната зона и да се елиминират вредните ефекти като остатъчното напрежение при заваряване, заваръчната зона и свързаните с нея части се нагряват равномерно и напълно под температурата на трансформация на металната фаза 2 и след това равномерно се охлаждат. В много случаи обсъжданата топлинна обработка след заваряване е по същество топлинна обработка за освобождаване на напрежението след заваряване.
03 Цел на термичната обработка след заваряване
1. Отпуснете остатъчното напрежение при заваряване.
2. Стабилизирайте формата и размера на структурата и намалете изкривяването.
3. Подобрете работата на основния материал и заварените съединения, включително: a. Подобрете пластичността на заваръчния метал. b. Намалете твърдостта на засегнатата от топлина зона. c. Подобрете якостта на счупване. d. Подобрете силата на умора. д. Възстановява или подобрява границата на провлачване, намалена по време на студено формоване.
4. Подобрете способността за устойчивост на корозия под напрежение.
5. По-нататъшно освобождаване на вредни газове в заваръчния метал, особено водород, за предотвратяване на появата на забавени пукнатини.
04 Преценка за необходимостта от PWHT
Дали съдът под налягане се нуждае от термична обработка след заваряване трябва да бъде ясно посочено в проекта, а текущите спецификации на дизайна на съда под налягане имат изисквания за това.
За заварените съдове под налягане има голямо остатъчно напрежение в зоната на заваряване и неблагоприятните ефекти на остатъчното напрежение. Само при определени условия се проявяват. Когато остатъчното напрежение се комбинира с водорода в заваръчния шев, това ще насърчи втвърдяването на засегнатата от топлина зона, което ще доведе до появата на студени пукнатини и забавени пукнатини.
Когато статичното напрежение, оставащо в заваръчния шев, или динамичното напрежение по време на работа с натоварване се комбинира с корозивния ефект на средата, това може да причини корозия на пукнатини, която се нарича корозия под напрежение. Остатъчното напрежение при заваряване и втвърдяването на основния материал, причинено от заваряването, са важни фактори за генерирането на корозионни пукнатини под напрежение.
Заваръчното оборудване Xinfa има характеристиките на високо качество и ниска цена. За подробности, моля посетете:Производители на заваряване и рязане - Китайска фабрика за заваряване и рязане и доставчици (xinfatools.com)
Резултатите от изследването показват, че основният ефект от деформацията и остатъчното напрежение върху металните материали е трансформирането на метала от равномерна корозия в локална корозия, тоест в междукристална или трансгранулирана корозия. Разбира се, корозионното напукване на метала и междукристалната корозия възникват в среда с определени характеристики за метала. При наличие на остатъчно напрежение естеството на корозионното увреждане може да се промени в зависимост от състава, концентрацията и температурата на корозивната среда, както и разликите в състава, организацията, състоянието на повърхността, състоянието на напрежение и т.н. на основния материал и зоната на заваряване.
Дали заварените съдове под налягане се нуждаят от топлинна обработка след заваряване трябва да се определи чрез цялостно разглеждане на предназначението, размера (особено дебелината на стената), работата на използваните материали и работните условия на съда. Термичната обработка след заваряване трябва да се има предвид във всяка от следните ситуации:
1. Сурови условия на работа, като дебелостенни съдове с риск от крехко счупване при ниски температури и съдове, които понасят големи натоварвания и редуващи се натоварвания.
2. Заварени съдове под налягане с дебелина над определена граница. Включително котли, нефтохимически съдове под налягане и др., които имат специални разпоредби и спецификации.
3. Съдове под налягане с висока стабилност на размерите.
4. Контейнери от стомана с висока склонност към втвърдяване.
5. Съдове под налягане с риск от корозионно напукване под напрежение.
6. Други съдове под налягане, определени със специални разпоредби, спецификации и чертежи.
В стоманени заварени съдове под налягане остатъчното напрежение, достигащо границата на провлачване, се образува в областта близо до заваръчния шев. Генерирането на това напрежение е свързано с трансформацията на структурата, смесена с аустенит. Много изследователи посочват, че за да се елиминира остатъчното напрежение след заваряване, темперирането при 650 градуса може да има добър ефект върху стоманени заварени съдове под налягане.
В същото време се смята, че ако не се извърши подходяща топлинна обработка след заваряване, никога няма да се получат устойчиви на корозия заварени съединения.
Обикновено се смята, че термичната обработка за освобождаване на напрежението е процес, при който завареният детайл се нагрява до 500-650 градуса и след това бавно се охлажда. Намаляването на напрежението се дължи на пълзене при висока температура, което започва от 450 градуса при въглеродна стомана и 550 градуса при стомана, съдържаща молибден.
Колкото по-висока е температурата, толкова по-лесно се премахва стреса. Въпреки това, след като първоначалната температура на темпериране на стоманата бъде превишена, якостта на стоманата ще бъде намалена. Следователно термичната обработка за облекчаване на напрежението трябва да овладее двата елемента температура и време и нито един от тях не е задължителен.
Въпреки това, във вътрешното напрежение на заваръчния шев напрежението на опън и напрежението на натиск винаги са придружени, а напрежението и еластичната деформация съществуват едновременно. Когато температурата на стоманата се повиши, границата на провлачване намалява и първоначалната еластична деформация ще се превърне в пластична деформация, което е релаксация на напрежението.
Колкото по-висока е температурата на нагряване, толкова по-пълно се елиминира вътрешното напрежение. Въпреки това, когато температурата е твърде висока, стоманената повърхност ще бъде силно окислена. В допълнение, за PWHT температурата на закалената и темперирана стомана, принципът не трябва да надвишава първоначалната температура на темпериране на стоманата, която обикновено е около 30 градуса по-ниска от първоначалната температура на темпериране на стоманата, в противен случай материалът ще загуби закаляването и ефект на темпериране и силата и якостта на счупване ще бъдат намалени. На тази точка трябва да се обърне специално внимание на работниците, работещи с термична обработка.
Колкото по-висока е температурата на термична обработка след заваряване за елиминиране на вътрешния стрес, толкова по-голяма е степента на омекване на стоманата. Обикновено вътрешното напрежение може да се елиминира чрез нагряване до температурата на рекристализация на стоманата. Температурата на рекристализация е тясно свързана с температурата на топене. Обикновено температурата на прекристализация K=0,4X температура на топене (K). Колкото по-близо е температурата на топлинна обработка до температурата на рекристализация, толкова по-ефективна е тя за елиминиране на остатъчното напрежение.
04 Отчитане на цялостния ефект на PWHT
Термичната обработка след заваряване не е абсолютно полезна. Най-общо казано, топлинната обработка след заваряване е благоприятна за облекчаване на остатъчното напрежение и се извършва само когато има строги изисквания за корозия под напрежение. Въпреки това, тестът за якост на удар на образците показа, че топлинната обработка след заваряване не е благоприятна за подобряване на якостта на отложения метал и засегнатата от топлина зона и понякога може да възникне междукристално напукване в рамките на диапазона на загрубяване на зърната на засегнатата от топлина зона.
Освен това PWHT разчита на намаляването на якостта на материала при високи температури, за да елиминира напрежението. Следователно по време на PWHT структурата може да загуби твърдост. За конструкции, които приемат цялостна или частична PWHT, носещата способност на заварката при високи температури трябва да се вземе предвид преди топлинна обработка.
Следователно, когато се обмисля дали да се извърши топлинна обработка след заваряване, предимствата и недостатъците на топлинната обработка трябва да бъдат изчерпателно сравнени. От гледна точка на структурното представяне има страна, която подобрява производителността, и страна, която намалява производителността. Трябва да се направи разумна преценка въз основа на основната работа за цялостно разглеждане на двата аспекта.
Време на публикуване: 04 септември 2024 г
