Η υπολειπόμενη τάση συγκόλλησης προκαλείται από την ανομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας των συγκολλήσεων που προκαλείται από τη συγκόλληση, τη θερμική διαστολή και συστολή του μετάλλου συγκόλλησης κ.λπ., επομένως η υπολειμματική τάση θα δημιουργηθεί αναπόφευκτα κατά την κατασκευή συγκόλλησης. Η πιο συνηθισμένη μέθοδος για την εξάλειψη της υπολειπόμενης τάσης είναι η σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία, δηλαδή η συγκόλληση τοποθετείται σε κλίβανο θερμικής επεξεργασίας και θερμαίνεται σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και διατηρείται ζεστή για ορισμένο χρονικό διάστημα. Το όριο απόδοσης του υλικού μειώνεται σε υψηλή θερμοκρασία, έτσι ώστε η πλαστική ροή να εμφανίζεται σε μέρη με υψηλή εσωτερική τάση, η ελαστική παραμόρφωση μειώνεται σταδιακά και η πλαστική παραμόρφωση αυξάνεται σταδιακά για να μειωθεί η τάση.
01 Επιλογή μεθόδου θερμικής επεξεργασίας
Η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση στην αντοχή εφελκυσμού και το όριο ερπυσμού του μετάλλου σχετίζεται με τη θερμοκρασία και το χρόνο διατήρησης της θερμικής επεξεργασίας. Η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση στην αντοχή σε κρούση του μετάλλου συγκόλλησης ποικίλλει ανάλογα με τους διαφορετικούς τύπους χάλυβα. Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση χρησιμοποιεί γενικά μονή σκλήρυνση ή κανονικοποίηση σε υψηλή θερμοκρασία και σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία. Η θερμική επεξεργασία κανονικοποίησης και σκλήρυνσης υψηλής θερμοκρασίας χρησιμοποιείται για συγκολλήσεις με αέρια συγκόλληση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι κόκκοι των συγκολλήσεων με αέριο συγκόλλησης και των ζωνών που επηρεάζονται από τη θερμότητα είναι χονδροειδείς και πρέπει να εξευγενιστούν, επομένως χρησιμοποιείται κανονικοποιητική επεξεργασία. Ωστόσο, η απλή κανονικοποίηση δεν μπορεί να εξαλείψει την υπολειπόμενη τάση, επομένως απαιτείται σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία για την εξάλειψη της πίεσης. Η μονή σκλήρυνση μέσης θερμοκρασίας είναι κατάλληλη μόνο για τη συγκόλληση συναρμολόγησης μεγάλων συνηθισμένων δοχείων από χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα που συναρμολογούνται επί τόπου και σκοπός της είναι η επίτευξη μερικής εξάλειψης της υπολειπόμενης τάσης και της αφυδάτωσης. Στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται μονή σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία. Η θέρμανση και η ψύξη της θερμικής επεξεργασίας δεν πρέπει να είναι πολύ γρήγορη και τα εσωτερικά και εξωτερικά τοιχώματα πρέπει να είναι ομοιόμορφα.
02 Μέθοδοι θερμικής επεξεργασίας που χρησιμοποιούνται σε δοχεία πίεσης
Υπάρχουν δύο τύποι μεθόδων θερμικής επεξεργασίας που χρησιμοποιούνται σε δοχεία πίεσης: ο ένας είναι η θερμική επεξεργασία για τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων. το άλλο είναι η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση (PWHT). Με μια ευρεία έννοια, η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση είναι η θερμική επεξεργασία της περιοχής συγκόλλησης ή των συγκολλημένων εξαρτημάτων μετά τη συγκόλληση του τεμαχίου εργασίας. Τα συγκεκριμένα περιεχόμενα περιλαμβάνουν ανόπτηση ανακούφισης καταπόνησης, πλήρη ανόπτηση, διάλυμα, κανονικοποίηση, κανονικοποίηση και σκλήρυνση, σκλήρυνση, ανακούφιση από τάσεις σε χαμηλή θερμοκρασία, θερμική επεξεργασία καθίζησης κ.λπ. Δηλαδή, για να βελτιωθεί η απόδοση της περιοχής συγκόλλησης και να εξαλειφθούν οι επιβλαβείς επιπτώσεις όπως η υπολειπόμενη τάση συγκόλλησης, η περιοχή συγκόλλησης και τα σχετικά μέρη θερμαίνονται ομοιόμορφα και πλήρως κάτω από το σημείο θερμοκρασίας μετασχηματισμού μεταλλικής φάσης 2 και στη συνέχεια ψύχονται ομοιόμορφα. Σε πολλές περιπτώσεις, η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση που συζητήθηκε είναι ουσιαστικά η θερμική επεξεργασία ανακούφισης από την καταπόνηση μετά τη συγκόλληση.
03Σκοπός της θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση
1. Χαλαρώστε την υπολειπόμενη πίεση συγκόλλησης.
2. Σταθεροποιήστε το σχήμα και το μέγεθος της δομής και μειώστε την παραμόρφωση.
3. Βελτιώστε την απόδοση του μητρικού υλικού και των συγκολλημένων αρμών, συμπεριλαμβανομένων: α. Βελτιώστε την πλαστικότητα του μετάλλου συγκόλλησης. σι. Μειώστε τη σκληρότητα της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα. ντο. Βελτιώστε την αντοχή σε θραύση. ρε. Βελτιώστε τη δύναμη κόπωσης. μι. Αποκαταστήστε ή βελτιώστε την αντοχή διαρροής που μειώνεται κατά την ψυχρή διαμόρφωση.
4. Βελτιώστε την ικανότητα αντίστασης στη διάβρωση λόγω πίεσης.
5. Περαιτέρω απελευθερώστε επιβλαβή αέρια στο μέταλλο συγκόλλησης, ιδιαίτερα υδρογόνο, για να αποτρέψετε την εμφάνιση καθυστερημένων ρωγμών.
04Κρίση της αναγκαιότητας της PWHT
Το εάν το δοχείο πίεσης χρειάζεται θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση θα πρέπει να προσδιορίζεται σαφώς στο σχεδιασμό και οι τρέχουσες προδιαγραφές σχεδιασμού του δοχείου πίεσης έχουν απαιτήσεις για αυτό.
Για συγκολλημένα δοχεία πίεσης, υπάρχει μεγάλη υπολειμματική τάση στην περιοχή συγκόλλησης και οι δυσμενείς επιπτώσεις της υπολειπόμενης τάσης. Μόνο υπό ορισμένες προϋποθέσεις εκδηλώνονται. Όταν η υπολειπόμενη τάση συνδυάζεται με το υδρογόνο στη συγκόλληση, θα προάγει τη σκλήρυνση της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα, με αποτέλεσμα την εμφάνιση ψυχρών ρωγμών και καθυστερημένων ρωγμών.
Όταν η στατική τάση που παραμένει στη συγκόλληση ή η δυναμική τάση κατά τη λειτουργία φορτίου συνδυάζεται με τη διαβρωτική επίδραση του μέσου, μπορεί να προκαλέσει διάβρωση ρωγμών, η οποία ονομάζεται διάβρωση τάσης. Η υπολειπόμενη τάση συγκόλλησης και η σκλήρυνση του υλικού βάσης που προκαλείται από τη συγκόλληση είναι σημαντικοί παράγοντες για τη δημιουργία ρωγμών λόγω διάβρωσης λόγω τάσης.
Ο εξοπλισμός συγκόλλησης Xinfa έχει τα χαρακτηριστικά υψηλής ποιότητας και χαμηλής τιμής. Για λεπτομέρειες, επισκεφθείτε:Welding & Cutting Manufacturers - China Welding & Cutting Factory & Suppliers (xinfatools.com)
Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι η κύρια επίδραση της παραμόρφωσης και της υπολειπόμενης τάσης στα μεταλλικά υλικά είναι να μετατραπεί το μέταλλο από ομοιόμορφη διάβρωση σε τοπική διάβρωση, δηλαδή σε διακοκκώδη ή διακοκκώδη διάβρωση. Φυσικά, η διάβρωση μετάλλων και η διακοκκώδης διάβρωση εμφανίζονται σε μέσα με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά για το μέταλλο. Παρουσία υπολειπόμενης τάσης, η φύση της βλάβης από διάβρωση μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τη σύνθεση, τη συγκέντρωση και τη θερμοκρασία του διαβρωτικού μέσου, καθώς και τις διαφορές στη σύνθεση, οργάνωση, κατάσταση επιφάνειας, κατάσταση τάσης κ.λπ. του υλικού βάσης και τη ζώνη συγκόλλησης.
Το εάν τα συγκολλημένα δοχεία πίεσης χρειάζονται θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση θα πρέπει να καθοριστεί με πλήρη εξέταση του σκοπού, του μεγέθους (ειδικά του πάχους του τοιχώματος), της απόδοσης των υλικών που χρησιμοποιούνται και των συνθηκών εργασίας του δοχείου. Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σε οποιαδήποτε από τις ακόλουθες περιπτώσεις:
1. Δύσκολες συνθήκες λειτουργίας, όπως αγγεία με παχύ τοίχωμα με κίνδυνο εύθραυστου κατάγματος σε χαμηλές θερμοκρασίες και δοχεία που φέρουν μεγάλα φορτία και εναλλασσόμενα φορτία.
2. Συγκολλημένα δοχεία πίεσης με πάχος που υπερβαίνει ένα ορισμένο όριο. Συμπεριλαμβανομένων λεβήτων, δοχείων πίεσης πετροχημικών κ.λπ., τα οποία έχουν ειδικούς κανονισμούς και προδιαγραφές.
3. Δοχεία πίεσης με υψηλή σταθερότητα διαστάσεων.
4. Δοχεία από χάλυβα με υψηλή τάση να σκληρύνουν.
5. Δοχεία πίεσης με κίνδυνο διάβρωσης λόγω καταπόνησης.
6. Άλλα δοχεία πίεσης που καθορίζονται από ειδικούς κανονισμούς, προδιαγραφές και σχέδια.
Στα συγκολλημένα δοχεία πίεσης από χάλυβα, η υπολειμματική τάση που φτάνει στο σημείο διαρροής σχηματίζεται στην περιοχή κοντά στη συγκόλληση. Η δημιουργία αυτού του στρες σχετίζεται με τον μετασχηματισμό της δομής που αναμιγνύεται με ωστενίτη. Πολλοί ερευνητές επισημαίνουν ότι προκειμένου να εξαλειφθεί η υπολειπόμενη τάση μετά τη συγκόλληση, η σκλήρυνση στους 650 μοίρες μπορεί να έχει καλή επίδραση στα συγκολλημένα δοχεία πίεσης από χάλυβα.
Ταυτόχρονα, πιστεύεται ότι εάν δεν πραγματοποιηθεί σωστή θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση, δεν θα ληφθούν ποτέ συγκολλημένοι σύνδεσμοι ανθεκτικοί στη διάβρωση.
Γενικά πιστεύεται ότι η θερμική επεξεργασία ανακούφισης από την πίεση είναι μια διαδικασία κατά την οποία το συγκολλημένο τεμάχιο εργασίας θερμαίνεται στους 500-650 βαθμούς και στη συνέχεια ψύχεται αργά. Η μείωση της πίεσης προκαλείται από ερπυσμό σε υψηλή θερμοκρασία, η οποία ξεκινά από 450 βαθμούς στον ανθρακούχο χάλυβα και 550 βαθμούς στον χάλυβα που περιέχει μολυβδαίνιο.
Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο εύκολο είναι να εξαλείψετε το άγχος. Ωστόσο, μόλις ξεπεραστεί η αρχική θερμοκρασία σκλήρυνσης του χάλυβα, η αντοχή του χάλυβα θα μειωθεί. Επομένως, η θερμική επεξεργασία για την ανακούφιση από το στρες πρέπει να κυριαρχεί στα δύο στοιχεία της θερμοκρασίας και του χρόνου, και κανένα δεν είναι απαραίτητο.
Ωστόσο, στην εσωτερική τάση της συγκόλλησης, η εφελκυστική τάση και η θλιπτική τάση συνοδεύονται πάντα και υπάρχουν ταυτόχρονα τάσεις και ελαστική παραμόρφωση. Όταν η θερμοκρασία του χάλυβα αυξάνεται, η αντοχή διαρροής μειώνεται και η αρχική ελαστική παραμόρφωση θα γίνει πλαστική παραμόρφωση, η οποία είναι χαλάρωση των τάσεων.
Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία θέρμανσης, τόσο πιο ολοκληρωμένη εξαλείφεται η εσωτερική καταπόνηση. Ωστόσο, όταν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, η επιφάνεια του χάλυβα θα οξειδωθεί σοβαρά. Επιπλέον, για τη θερμοκρασία PWHT του σβησμένου και σκληρυμένου χάλυβα, η αρχή δεν πρέπει να υπερβαίνει την αρχική θερμοκρασία σκλήρυνσης του χάλυβα, η οποία είναι γενικά περίπου 30 βαθμούς χαμηλότερη από την αρχική θερμοκρασία σκλήρυνσης του χάλυβα, διαφορετικά το υλικό θα χάσει τη σβέση και αποτέλεσμα σκλήρυνσης, και η αντοχή και η αντοχή στη θραύση θα μειωθούν. Αυτό το σημείο πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στους εργαζόμενους θερμικής επεξεργασίας.
Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία θερμικής επεξεργασίας μετά τη συγκόλληση για την εξάλειψη της εσωτερικής καταπόνησης, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός μαλακώματος του χάλυβα. Συνήθως, η εσωτερική τάση μπορεί να εξαλειφθεί με θέρμανση στη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης του χάλυβα. Η θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης σχετίζεται στενά με τη θερμοκρασία τήξης. Γενικά, η θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης Κ=0,4Χ θερμοκρασία τήξης (Κ). Όσο πιο κοντά είναι η θερμοκρασία θερμικής επεξεργασίας στη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης, τόσο πιο αποτελεσματική είναι η εξάλειψη της υπολειπόμενης τάσης.
04 Εξέταση της συνολικής επίδρασης της PWHT
Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση δεν είναι απολύτως ωφέλιμη. Σε γενικές γραμμές, η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση συμβάλλει στην ανακούφιση της υπολειπόμενης τάσης και πραγματοποιείται μόνο όταν υπάρχουν αυστηρές απαιτήσεις για διάβρωση λόγω τάσης. Ωστόσο, η δοκιμή σκληρότητας κρούσης των δειγμάτων έδειξε ότι η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση δεν συνέβαλε στη βελτίωση της σκληρότητας του εναποτιθέμενου μετάλλου και της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα και μερικές φορές μπορεί να εμφανιστεί διακοκκώδης ρωγμή εντός του εύρους τραχύνσεως κόκκων του επηρεαζόμενου από τη θερμότητα ζώνη.
Επιπλέον, το PWHT βασίζεται στη μείωση της αντοχής του υλικού σε υψηλές θερμοκρασίες για την εξάλειψη της πίεσης. Επομένως, κατά τη διάρκεια της PWHT, η δομή μπορεί να χάσει την ακαμψία. Για κατασκευές που υιοθετούν συνολική ή μερική PWHT, η ικανότητα στήριξης της συγκόλλησης σε υψηλές θερμοκρασίες πρέπει να λαμβάνεται υπόψη πριν από τη θερμική επεξεργασία.
Επομένως, όταν εξετάζετε εάν θα πραγματοποιήσετε θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της θερμικής επεξεργασίας θα πρέπει να συγκριθούν διεξοδικά. Από την άποψη της δομικής απόδοσης, υπάρχει μια πλευρά που βελτιώνει την απόδοση και μια πλευρά που μειώνει την απόδοση. Θα πρέπει να γίνει μια λογική κρίση με βάση τη βασική εργασία της συνολικής εξέτασης και των δύο πτυχών.
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-04-2024
