A hegesztési maradékfeszültséget a hegesztés okozta egyenetlen hőmérséklet-eloszlás, a hegesztési fém hőtágulása és összehúzódása stb. okozza, így a hegesztési konstrukcióval együtt elkerülhetetlenül a maradó feszültség is keletkezik.
A maradékfeszültség kiküszöbölésének legelterjedtebb módja a magas hőmérsékletű temperálás, azaz a hegesztést egy bizonyos hőmérsékletre melegítik és egy bizonyos ideig hőkezelő kemencében tartják, és az anyag folyáshatárát magas hőmérsékleten csökkentik. , így a nagy belső feszültségű helyen képlékeny áramlás jön létre, A rugalmas alakváltozás fokozatosan csökken, a képlékeny alakváltozás pedig fokozatosan növekszik a feszültség csökkentése érdekében.
1. A hőkezelési módszer kiválasztása
A hegesztés utáni hőkezelésnek a fém szakítószilárdságára és kúszási határára gyakorolt hatása összefügg a hőkezelés hőmérsékletével és tartási idejével. A hegesztés utáni hőkezelésnek a hegesztett fém ütésállóságára gyakorolt hatása a különböző acélminőségeknél eltérő.
A hegesztés utáni hőkezelés általában egyetlen magas hőmérsékletű temperálást vagy normalizálást és magas hőmérsékletű temperálást alkalmaz. A gázhegesztési kötésekhez normalizálást és magas hőmérsékletű temperálást alkalmaznak. Ennek oka, hogy a gázhegesztési varrat és a hőhatászóna szemcséi durvák, a szemcséket finomítani kell, ezért normalizálást alkalmaznak.
Az egyszeri normalizálás azonban nem tudja kiküszöbölni a maradék feszültséget, ezért magas hőmérsékletű temperálás szükséges a feszültség megszüntetéséhez. Az egyszeri középhőmérsékletű temperálás csak nagyméretű, helyben összeszerelt, alacsony széntartalmú acél tartályok összeszerelésére és hegesztésére alkalmas, célja a maradékfeszültség részleges megszüntetése és a hidrogén eltávolítása.
A legtöbb esetben egyetlen magas hőmérsékletű temperálást alkalmaznak. A hőkezelés felfűtése és hűtése ne legyen túl gyors, a belső és a külső falak egyenletesek legyenek.
2. Nyomástartó edény hőkezelési módszere
A nyomástartó edényekben kétféle hőkezelési módszert alkalmaznak: az egyik a hőkezelés a mechanikai tulajdonságok javítására; a másik a hegesztés utáni hőkezelés (PWHT). Tágabb értelemben a hegesztés utáni hőkezelés a hegesztett terület vagy a hegesztett alkatrészek hőkezelése a munkadarab hegesztése után.
A konkrét tartalmak közé tartozik a feszültségmentesítő izzítás, a teljes lágyítás, a szilárd olvasztás, a normalizálás, a normalizálás és a temperálás, a temperálás, az alacsony hőmérsékletű feszültségmentesítés, a csapadékos hőkezelés stb.
Szűk értelemben a hegesztés utáni hőkezelés csak feszültségmentesítésre vonatkozik, vagyis a hegesztési zóna teljesítményének javítására és a hegesztési maradékfeszültség káros hatásainak kiküszöbölésére, a hegesztési zóna egyenletes és teljes felmelegítésére. és a kapcsolódó részek a fém fázisátalakulás hőmérsékleti pontja alatt 2. , majd az egyenletes lehűlés folyamata. A tárgyalt hegesztés utáni hőkezelés sok esetben lényegében hegesztés utáni feszültségmentesítő hőkezelés.
3. A hegesztés utáni hőkezelés célja
1). Lazítsa meg a hegesztési maradékfeszültséget.
2). Stabilizálja a szerkezet alakját és méretét, és csökkenti a torzítást.
3). Javítsa a nem nemesfém és hegesztett kötések teljesítményét, beleértve:
a. Javítsa a hegesztett fém plaszticitását.
b. Csökkentse a hő által érintett zóna keménységét.
c. A törési szilárdság javítása.
d. Javítja a fáradtság erejét.
e. Állítsa vissza vagy növelje a hidegalakításnál csökkentett folyáshatárt.
4). Javítja a stressz-korrózióval szembeni ellenálló képességet.
5). A késleltetett repedések kialakulásának megelőzése érdekében engedje tovább a hegesztési fémben lévő káros gázt, különösen a hidrogént.
4. A PWHT szükségességének megítélése
A nyomástartó edények hegesztés utáni hőkezelésének szükségességét a tervezésben egyértelműen meg kell határozni, és a nyomástartó edények jelenlegi tervezési előírásai ezt megkövetelik.
A hegesztett nyomástartó edényben a hegesztési területen nagy maradó feszültség van, és a maradó feszültség káros hatással van. bizonyos feltételek mellett nyilvánul meg. Amikor a maradék feszültség egyesül a hidrogénnel a hegesztésben, az elősegíti a hőhatás zóna megkeményedését, ami hideg és késleltetett repedések kialakulását eredményezi.
Ha a hegesztési varratban a maradó statikus feszültség vagy a terheléses üzemben a dinamikus terhelési feszültség a közeg korróziós hatásával párosul, az repedésszerű korróziót, azaz ún. feszültségkorróziót okozhat. A hegesztési maradványfeszültség és az alapfém hegesztés által okozott megkeményedése fontos tényező a feszültségkorróziós repedéseknél.
A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a deformáció és a maradó feszültség fémanyagokra gyakorolt fő hatása az, hogy a fémet egyenletes korrózióból lokális korrózióvá, azaz szemcseközi vagy transzgranuláris korrózióvá változtatja. Természetesen a fémek korróziós repedése és szemcseközi korróziója is előfordul olyan közegben, amely bizonyos tulajdonságokkal rendelkezik az adott fémre vonatkozóan.
Maradékfeszültség jelenlétében az agresszív közeg összetétele, koncentrációja és hőmérséklete, valamint az alapfém és a hegesztési zóna összetétele, szerkezete, felületi állapota, feszültségi állapota stb. hogy a korrózió A károsodás jellege megváltozhat.
Azt, hogy a hegesztett nyomástartó edényt hegesztés utáni hőkezelésnek kell-e alávetni, az edény felhasználásából és méretéből (különösen a fallemez vastagságából), a felhasznált anyagok tulajdonságaiból és a munkakörülményekből kell átfogóan meghatározni. Az alábbi helyzetek egyikében mérlegelni kell a hegesztés utáni hőkezelést:
1). A felhasználási feltételek szigorúak, például vastag falú tartályok esetében, amelyek alacsony hőmérsékleten történő munkavégzés során törékenyek, vagy nagy terhelést és váltakozó terhelést viselnek.
2). Egy bizonyos határt meghaladó vastagságú hegesztett nyomástartó edények. Beleértve a kazánokat, petrolkémiai nyomástartó edényeket stb. speciális előírásokkal és előírásokkal.
3). Nyomástartó edények nagy méretstabilitással.
4). Acélból készült tartályok, amelyek erősen hajlamosak megkeményedni.
5). Nyomástartó edények feszültségkorróziós repedés veszélyével.
6). Különleges előírások, előírások és rajzok által meghatározott egyéb nyomástartó edények.
Az acélhegesztett nyomástartó edényekben a folyáshatárig maradó feszültségek a hegesztéshez közeli tartományban alakulnak ki. Ennek a feszültségnek a kialakulása az ausztenittel kevert szerkezet átalakulásával függ össze. Sok kutató felhívta a figyelmet arra, hogy a hegesztés utáni maradék feszültség kiküszöbölése érdekében a 650 fokos temperálás jó hatással lehet az acélhegesztett nyomástartó edényre.
Ugyanakkor úgy gondolják, hogy a hegesztés utáni megfelelő hőkezelés nélkül nem mindig lehet korrózióálló hegesztett kötéseket előállítani.
Általában úgy gondolják, hogy a feszültségmentesítő hőkezelés olyan folyamat, amelyben a hegesztő munkadarabot 500-650 fokra felmelegítik, majd lassan lehűtik. A feszültségcsökkenés a magas hőmérsékleten bekövetkező kúszásnak köszönhető, szénacéloknál 450 foktól, molibdéntartalmú acéloknál 550 foktól kezdve.
Minél magasabb a hőmérséklet, annál könnyebb a stressz oldása. De ha az acél eredeti megeresztési hőmérsékletét túllépik, az acél szilárdsága csökken. Ezért a feszültségmentesítés hőkezelésének elsajátítania kell a hőmérséklet és az idő két elemét, amelyek nélkülözhetetlenek.
A hegesztési varrat belső feszültségében azonban mindig együtt jár a húzófeszültség és a nyomófeszültség, ugyanakkor feszültség és rugalmas alakváltozás is fennáll. Az acél hőmérsékletének növekedésével a folyáshatár csökken, és az eredeti rugalmas alakváltozás képlékeny alakváltozássá válik, ami feszültséglazulás.
Minél magasabb a fűtési hőmérséklet, annál jobban mentesül a belső feszültség. Ha azonban a hőmérséklet túl magas, az acél felülete súlyosan oxidálódik. Ezenkívül az edzett és edzett acél PWHT-hőmérséklete esetén az elv nem haladhatja meg az acél eredeti megeresztési hőmérsékletét, amely általában körülbelül 30 fokkal alacsonyabb, mint az acél eredeti megeresztési hőmérséklete, különben az anyag elveszíti a kihűlést és temperáló hatást, és a szilárdság és a törési szívósság csökken. csökkenteni. Erre a pontra különös figyelmet kell fordítani a hőkezelést végzők számára.
Minél magasabb a hegesztés utáni hőkezelési hőmérséklet a belső feszültségek kiküszöbölésére, annál nagyobb az acél lágyulási foka. A belső feszültség általában az acél átkristályosodási hőmérsékletére való melegítéssel küszöbölhető ki. Az átkristályosítási hőmérséklet szorosan összefügg az olvadási hőmérséklettel.
Általában az átkristályosítási hőmérséklet K=0,4 × olvadási hőmérséklet (K). Minél közelebb van a hőkezelési hőmérséklet az átkristályosítási hőmérséklethez, annál hatékonyabb a maradékfeszültség kiküszöbölése.
5. A PWHT átfogó hatásának mérlegelése
A hegesztés utáni hőkezelés nem feltétlenül előnyös. Általánosságban elmondható, hogy a hegesztés utáni hőkezelés jótékony hatású a maradék feszültség enyhítésére, és csak akkor végezzük, ha szigorú követelmények vonatkoznak a feszültségkorrózióra.
A próbatest ütésállósági vizsgálata azonban azt mutatja, hogy a hegesztés utáni hőkezelés nem tesz jót a lerakódott fém és a hegesztési hőhatás zóna szívósságának, és esetenként szemcseközi repedés léphet fel a hegesztési hő szemcsedurvulási tartományán belül. - érintett zóna.
Ezenkívül a PWHT az anyagszilárdság magas hőmérsékleten történő csökkentésére támaszkodik a feszültségcsökkentés elérése érdekében. Ezért a PWHT során a szerkezet elveszítheti merevségét. A teljes vagy részleges PWHT szerkezeténél a hőkezelés előtt figyelembe kell venni a magas hőmérsékletű hegesztést. teherbírása.
Ezért a hegesztés utáni hőkezelés elvégzésének mérlegelésekor átfogóan össze kell hasonlítani a hőkezelés előnyeit és hátrányait. A szerkezeti teljesítmény szempontjából vannak a teljesítmény javításának, és vannak a teljesítmény csökkentésének szempontjai. Az ésszerű ítéleteket mindkét szempont átfogó mérlegelése alapján kell meghozni.
