Svetsrestspänning orsakas av den ojämna temperaturfördelningen av svetsar som orsakas av svetsning, termisk expansion och sammandragning av svetsmetall, etc., så restspänningar kommer oundvikligen att genereras under svetskonstruktion. Den vanligaste metoden för att eliminera restspänning är högtemperaturhärdning, det vill säga att svetsen placeras i en värmebehandlingsugn och värms upp till en viss temperatur och hålls varm under en viss tid. Materialets sträckgräns reduceras vid hög temperatur, så att plastiskt flöde uppstår på platser med hög inre spänning, den elastiska deformationen minskar gradvis och den plastiska deformationen ökar gradvis för att minska spänningen.
01 Val av värmebehandlingsmetod
Effekten av värmebehandling efter svets på metallens draghållfasthet och krypgräns är relaterad till värmebehandlingens temperatur och hålltid. Effekten av värmebehandling efter svets på slagsegheten hos svetsmetall varierar med olika ståltyper. Värmebehandling efter svetsning använder vanligtvis enkel högtemperaturhärdning eller normalisering plus högtemperaturhärdning. Normaliserande plus högtemperaturhärdande värmebehandling används för gassvetssvetsar. Detta beror på att kornen i gassvetssvetsar och värmepåverkade zoner är grova och behöver förädlas, så normaliserande behandling används. Enkel normalisering kan dock inte eliminera kvarvarande stress, så högtemperaturhärdning krävs för att eliminera stress. Enstaka medeltemperaturhärdning är endast lämplig för monteringssvetsning av stora vanliga lågkolhaltiga stålbehållare monterade på plats, och dess syfte är att uppnå partiell eliminering av kvarvarande spänningar och dehydrering. I de flesta fall används enkel högtemperaturhärdning. Uppvärmningen och kylningen av värmebehandlingen bör inte vara för snabb, och de inre och yttre väggarna bör vara enhetliga.
02 Värmebehandlingsmetoder som används i tryckkärl
Det finns två typer av värmebehandlingsmetoder som används i tryckkärl: den ena är värmebehandling för att förbättra de mekaniska egenskaperna; den andra är värmebehandling efter svetsning (PWHT). I vid mening är värmebehandling efter svetsning värmebehandlingen av svetsområdet eller svetsade komponenter efter att arbetsstycket svetsats. Det specifika innehållet omfattar avspänningsglödgning, fullglödgning, lösning, normalisering, normalisering och anlöpning, anlöpning, spänningsavlastning vid låg temperatur, nederbördsvärmebehandling etc. I snäv bemärkelse avser värmebehandling efter svets endast avspänningsglödgning, det vill säga, för att förbättra svetsområdets prestanda och eliminera skadliga effekter såsom restspänningar vid svetsning, värms svetsområdet och relaterade delar likformigt och fullständigt upp under metallfasomvandlingstemperaturpunkten 2 och kyls sedan likformigt. I många fall är den eftersvetsade värmebehandlingen som diskuteras i huvudsak eftersvetsspänningsavlastande värmebehandling.
03Syfte med värmebehandling efter svetsning
1. Slappna av kvarvarande svetsspänning.
2. Stabilisera strukturens form och storlek och minska distorsion.
3. Förbättra prestandan för grundmaterialet och svetsfogarna, inklusive: a. Förbättra plasticiteten hos svetsmetallen. b. Minska hårdheten i den värmepåverkade zonen. c. Förbättra brottsegheten. d. Förbättra utmattningsstyrkan. e. Återställ eller förbättra sträckgränsen reducerad under kallformning.
4. Förbättra förmågan att motstå spänningskorrosion.
5. Frigör ytterligare skadliga gaser i svetsmetallen, särskilt väte, för att förhindra uppkomsten av fördröjda sprickor.
04Bedömning av nödvändigheten av PWHT
Huruvida tryckkärlet behöver eftersvetsvärmebehandling bör tydligt anges i konstruktionen och gällande tryckkärlkonstruktionsspecifikationer har krav på detta.
För svetsade tryckkärl finns det en stor restspänning i svetsområdet och de negativa effekterna av restspänningar. Endast under vissa förhållanden manifesteras. När restspänningen kombineras med vätet i svetsen kommer det att främja härdningen av den värmepåverkade zonen, vilket resulterar i uppkomsten av kalla sprickor och fördröjda sprickor.
När den statiska spänningen som finns kvar i svetsen eller den dynamiska spänningen under lastdrift kombineras med mediets korrosiva effekt, kan det orsaka sprickkorrosion, vilket kallas spänningskorrosion. Svetsrestspänning och härdning av basmaterialet orsakad av svetsning är viktiga faktorer vid uppkomsten av spänningskorrosionssprickor.
Xinfa svetsutrustning har egenskaperna av hög kvalitet och lågt pris. För mer information, besök:Svets- och skärtillverkare - China Welding & Cutting Factory & Suppliers (xinfatools.com)
Forskningsresultaten visar att den huvudsakliga effekten av deformation och kvarvarande spänning på metallmaterial är att omvandla metallen från enhetlig korrosion till lokal korrosion, det vill säga till intergranulär eller transgranulär korrosion. Naturligtvis förekommer metallkorrosionssprickning och intergranulär korrosion båda i media med vissa egenskaper för metallen. I närvaro av kvarvarande spänningar kan arten av korrosionsskador förändras beroende på det korrosiva mediets sammansättning, koncentration och temperatur, såväl som skillnaderna i sammansättning, organisation, yttillstånd, spänningstillstånd etc. hos basmaterialet. och svetszonen.
Huruvida svetsade tryckkärl behöver värmebehandling efter svetsning bör avgöras genom omfattande överväganden av syftet, storleken (särskilt väggtjockleken), prestandan hos de använda materialen och arbetsförhållandena för kärlet. Värmebehandling efter svets bör övervägas i någon av följande situationer:
1. Tuffa driftsförhållanden, såsom tjockväggiga kärl med risk för sprödbrott vid låga temperaturer, och kärl som bär stor belastning och växelvis belastning.
2. Svetsade tryckkärl med en tjocklek som överstiger en viss gräns. Inklusive pannor, petrokemiska tryckkärl etc. som har särskilda föreskrifter och specifikationer.
3. Tryckkärl med hög dimensionsstabilitet.
4. Behållare av stål med hög benägenhet att härda.
5. Tryckkärl med risk för spänningskorrosionssprickor.
6. Övriga tryckkärl specificerade i särskilda föreskrifter, specifikationer och ritningar.
I stålsvetsade tryckkärl bildas restspänningar som når sträckgränsen i området nära svetsen. Genereringen av denna spänning är relaterad till omvandlingen av strukturen blandad med austenit. Många forskare påpekar att för att eliminera restspänningar efter svetsning kan anlöpning vid 650 grader ha god effekt på stålsvetsade tryckkärl.
Samtidigt tror man att om korrekt värmebehandling inte utförs efter svetsning, kommer korrosionsbeständiga svetsfogar aldrig att erhållas.
Det anses allmänt att avspänningsvärmebehandling är en process där det svetsade arbetsstycket värms upp till 500-650 grader och sedan långsamt kyls. Minskningen av spänningen orsakas av krypning vid hög temperatur, som startar från 450 grader i kolstål och 550 grader i molybdenhaltigt stål.
Ju högre temperatur, desto lättare är det att eliminera stress. Men när den ursprungliga anlöpningstemperaturen för stålet överskrids, kommer stålets hållfasthet att minska. Därför måste värmebehandlingen för stressavlastning behärska de två elementen temperatur och tid, och ingen av dem är oumbärlig.
Emellertid, i den inre spänningen av svetsen, åtföljs alltid dragspänning och tryckspänning, och spänning och elastisk deformation existerar samtidigt. När stålets temperatur stiger minskar sträckgränsen och den ursprungliga elastiska deformationen blir plastisk deformation, vilket är spänningsavslappning.
Ju högre uppvärmningstemperatur, desto mer fullständig elimineras den inre spänningen. Men när temperaturen är för hög kommer stålytan att oxideras kraftigt. Dessutom, för PWHT-temperaturen för kylt och härdat stål, bör principen inte överstiga stålets ursprungliga anlöpningstemperatur, som i allmänhet är cirka 30 grader lägre än stålets ursprungliga anlöpningstemperatur, annars kommer materialet att förlora härdningen och anlöpningseffekt, och hållfastheten och brottsegheten kommer att minska. Denna punkt bör ägnas särskild uppmärksamhet åt värmebehandlingsarbetare.
Ju högre värmebehandlingstemperatur efter svetsningen är för att eliminera inre spänningar, desto högre mjukningsgrad av stålet. Vanligtvis kan den inre spänningen elimineras genom uppvärmning till stålets omkristallisationstemperatur. Omkristallisationstemperaturen är nära relaterad till smälttemperaturen. I allmänhet är omkristallisationstemperaturen K=0,4X smälttemperatur (K). Ju närmare värmebehandlingstemperaturen är rekristallisationstemperaturen, desto effektivare är den för att eliminera kvarvarande spänningar.
04 Övervägande av den övergripande effekten av PWHT
Värmebehandling efter svets är inte absolut fördelaktig. Generellt sett är värmebehandling efter svetsning gynnsam för att lindra restspänningar och utförs endast när det finns strikta krav på spänningskorrosion. Slagseghetstestet av proverna visade emellertid att värmebehandling efter svetsning inte var gynnsam för att förbättra segheten hos den avsatta metallen och den värmepåverkade zonen, och ibland kan intergranulära sprickor förekomma inom kornens förgrovningsområde för den värmepåverkade zon.
Dessutom förlitar sig PWHT på minskning av materialstyrkan vid höga temperaturer för att eliminera stress. Därför, under PWHT, kan strukturen förlora styvhet. För konstruktioner som använder övergripande eller partiell PWHT måste svetsens stödkapacitet vid höga temperaturer beaktas före värmebehandling.
När man överväger om man ska utföra värmebehandling efter svets bör därför fördelarna och nackdelarna med värmebehandling jämföras utförligt. Ur perspektivet av strukturell prestanda finns det en sida som förbättrar prestanda och en sida som minskar prestandan. En rimlig bedömning bör göras utifrån det grundläggande arbetet med att överväga båda aspekterna.
Posttid: 2024-04-04
