Keevituse jääkpinge on põhjustatud keevitamisel tekkivast keevisõmbluse ebaühtlasest temperatuurijaotusest, keevismetalli soojuspaisumisest ja kokkutõmbumisest jne, mistõttu koos keevituskonstruktsiooniga tekib paratamatult ka jääkpinge.
Kõige tavalisem meetod jääkpinge kõrvaldamiseks on kõrge temperatuuriga karastamine, st keevisõmblus kuumutatakse teatud temperatuurini ja hoitakse teatud aja kuumtöötlusahjus ning materjali voolavuspiiri kõrgel temperatuuril vähendatakse. , nii et suure sisepingega kohas tekib plastiline vool, elastne deformatsioon väheneb järk-järgult ja plastiline deformatsioon suureneb pinge vähendamiseks järk-järgult.
1. Kuumtöötlusmeetodi valik
Keevitusjärgse kuumtöötluse mõju metalli tõmbetugevusele ja roomepiirile on seotud kuumtöötluse temperatuuri ja hoidmisajaga. Keevitusjärgse kuumtöötluse mõju keevismetalli löögikindlusele on erinevate teraseliikide puhul erinev.
Keevitusjärgsel kuumtöötlusel kasutatakse tavaliselt ühte kõrge temperatuuriga karastamist või normaliseerimist ja kõrge temperatuuriga karastamist. Gaaskeevitusliidete jaoks kasutatakse normaliseerivat ja kõrge temperatuuriga karastamist. Selle põhjuseks on asjaolu, et gaaskeevitusõmbluse ja kuumusest mõjutatud tsooni terad on jämedad ning terad vajavad rafineerimist, seega kasutatakse normaliseerimist.
Ühekordne normaliseerimine ei saa aga jääkpinget kõrvaldada, seega on pinge kõrvaldamiseks vajalik kõrge temperatuuriga karastamine. Ühekordne keskmise temperatuuriga karastus sobib ainult kohapeal kokkupandud suurte tavaliste madala süsinikusisaldusega terasmahutite kokkupanemiseks ja keevitamiseks ning selle eesmärk on osaliselt kõrvaldada jääkpinged ja eemaldada vesinik.
Enamasti kasutatakse ühekordset kõrgtemperatuurikarastamist. Kuumtöötluse soojendamine ja jahutamine ei tohiks olla liiga kiire ning sise- ja välisseinad peavad olema ühtlased.
2. Surveanuma kuumtöötlusmeetod
Surveanumates kasutatakse kahte tüüpi kuumtöötlusmeetodeid: üks on kuumtöötlus mehaaniliste omaduste parandamiseks; teine on keevitusjärgne kuumtöötlus (PWHT). Laias laastus on keevitusjärgne kuumtöötlus keevitatud ala või keevitatud komponentide kuumtöötlus pärast tooriku keevitamist.
Konkreetne sisu hõlmab pingete leevendamist, täielikku lõõmutamist, tahke sulatamist, normaliseerimist, normaliseerimist ja karastamist, karastamist, madala temperatuuri stressi leevendamist, sademete kuumtöötlust jne.
Kitsas tähenduses viitab keevitusjärgne kuumtöötlemine ainult pinge leevendamisele, st keevitustsooni jõudluse parandamiseks ja keevitamise jääkpinge kahjulike mõjude kõrvaldamiseks, et keevitustsoon ühtlaselt ja täielikult soojendada. ja sellega seotud osad allpool metalli faasisiirde temperatuuripunkti 2. , ja seejärel ühtlase jahutamise protsessi. Paljudel juhtudel on kõnealune keevitusjärgne kuumtöötlemine põhiliselt keevitusjärgne pinge vähendamise kuumtöötlus.
3. Keevitusjärgse kuumtöötluse eesmärk
1). Lõdvestage keevitamise jääkpinge.
2). Stabiliseerige struktuuri kuju ja suurust ning vähendage moonutusi.
3). Parandage mitteväärismetallide ja keevisliidete toimivust, sealhulgas:
a. Parandage keevismetalli plastilisust.
b. Vähendage kuumusest mõjutatud tsooni kõvadust.
c. Parandage luumurdude tugevust.
d. Parandage väsimustugevust.
e. Taasta või suurenda külmvormimisel vähenenud voolavuspiiri.
4). Parandage vastupidavust pingekorrosioonile.
5). Edaspidi vabastage keevismetallis leiduv kahjulik gaas, eriti vesinik, et vältida hilinenud pragude tekkimist.
4. Otsus PWHT vajalikkuse üle
Surveanumate keevitusjärgse kuumtöötlemise vajadus peaks olema projektis selgelt määratletud ja kehtivad surveanumate projekteerimisspetsifikatsioonid nõuavad seda.
Keevitatud surveanumas on keevituspiirkonnas suur jääkpinge ja jääkpingel on kahjulik mõju. avaldub teatud tingimustel. Kui jääkpinge ühineb keevisõmbluses oleva vesinikuga, soodustab see kuumusest mõjutatud tsooni kõvenemist, mille tulemuseks on külmade ja hilinenud pragude teke.
Kui keevisõmbluse staatiline jääkpinge või koormustalitluse dünaamiline koormuspinge kombineeritakse keskkonna korrosiooniefektiga, võib see põhjustada pragudetaolist korrosiooni, st nn pingekorrosiooni. Keevituse jääkpinge ja keevitamisel tekkiv mitteväärismetalli kõvenemine on pingekorrosioonipragunemise olulised tegurid.
Uurimistulemused näitavad, et deformatsiooni ja jääkpinge peamine mõju metallmaterjalidele on metalli muutumine ühtlasest korrosioonist lokaalseks korrosiooniks ehk teradevaheliseks või transteraliseks korrosiooniks. Loomulikult esineb nii metallide korrosioonipragunemist kui ka teradevahelist korrosiooni keskkonnas, millel on selle metalli jaoks teatud omadused.
Jääkpinge olemasolul varieerub see vastavalt agressiivse keskkonna koostisele, kontsentratsioonile ja temperatuurile, samuti mitteväärismetalli ja keevistsooni koostise, struktuuri, pinnaseisundi, pingeseisundi jne erinevusele, et korrosioon Kahjustuse iseloom võib muutuda.
Kas keevitatud surveanum vajab keevitusjärgset kuumtöötlust, tuleks igakülgselt kindlaks määrata anuma kasutuse ja suuruse (eriti seinaplaadi paksuse), kasutatud materjalide omaduste ja töötingimuste põhjal. Ühel järgmistest olukordadest tuleks kaaluda keevitusjärgset kuumtöötlust:
1). Kasutustingimused on karmid, näiteks paksuseinalised mahutid, millel on madalatel temperatuuridel töötamisel oht puruneda, ning mahutid, mis kannavad suuri ja vahelduvaid koormusi.
2). Keevitatud surveanumad paksusega, mis ületab teatud piiri. Sealhulgas spetsiaalsete eeskirjade ja spetsifikatsioonidega katlad, naftakeemia surveanumad jne.
3). Suure mõõtmete stabiilsusega surveanumad.
4). Suure kõvenemiskalduvusega terasest anumad.
5). Surveanumad pingekorrosioonipragunemise ohuga.
6). Muud erieeskirjade, spetsifikatsioonide ja joonistega määratletud surveanumad.
Terasest keevitatud surveanumates tekivad keevisõmbluse lähedases piirkonnas jääkpinged kuni voolavuspiirini. Selle pinge teke on seotud austeniidiga segatud struktuuri muutumisega. Paljud teadlased tõid välja, et keevitusjärgse jääkpinge kõrvaldamiseks võib 650 kraadine karastamine terasest keevitatud surveanumale hästi mõjuda.
Samas arvatakse, et ilma korraliku keevitusjärgse kuumtöötlemiseta ei ole alati võimalik saada korrosioonikindlaid keevisliiteid.
Üldiselt arvatakse, et pingevaba kuumtöötlus on protsess, mille käigus keevitatud detaili kuumutatakse 500-650 kraadini ja seejärel aeglaselt jahutatakse. Pinge vähenemine on tingitud roomamisest kõrgel temperatuuril, alates 450 kraadist süsinikterasel ja alates 550 kraadist molübdeeni sisaldavatel terastel.
Mida kõrgem on temperatuur, seda lihtsam on stressi leevendada. Kuid kui terase algne karastamistemperatuur on ületatud, väheneb terase tugevus. Seetõttu peab stressi leevendamise kuumtöötlemine valdama kaht elementi - temperatuuri ja aega, mis on hädavajalikud.
Kuid keevisõmbluse sisemise pingega kaasnevad alati tõmbepinge ja survepinge ning pinge ja elastne deformatsioon eksisteerivad samaaegselt. Terase temperatuuri tõustes voolavuspiir väheneb ja algne elastne deformatsioon muutub plastiliseks deformatsiooniks, mis on pinge lõdvestumine.
Mida kõrgem on küttetemperatuur, seda piisavamalt leevendatakse sisemist pinget. Kui temperatuur on aga liiga kõrge, oksüdeerub terase pind tõsiselt. Lisaks ei tohiks karastatud ja karastatud terase PWHT temperatuuri puhul põhimõte ületada terase esialgset karastamistemperatuuri, mis on tavaliselt umbes 30 kraadi madalam kui terase algne karastustemperatuur, vastasel juhul kaotab materjal karastamise ja karastamise. karastusefekt ning tugevus ja purunemiskindlus vähenevad. vähendada. Sellele punktile tuleks kuumtöötlemisega tegelevate töötajate puhul erilist tähelepanu pöörata.
Mida kõrgem on keevitusjärgse kuumtöötluse temperatuur sisemise pinge kõrvaldamiseks, seda suurem on terase pehmenemisaste. Tavaliselt saab sisemise pinge kõrvaldada kuumutades terase ümberkristallimistemperatuurini. Ümberkristallimise temperatuur on tihedalt seotud sulamistemperatuuriga.
Üldjuhul rekristalliseerimistemperatuur K=0,4 × sulamistemperatuur (K). Mida lähemal on kuumtöötluse temperatuur ümberkristallimistemperatuurile, seda tõhusam on jääkpinge kõrvaldamine.
5. PWHT tervikliku mõju arvestamine
Keevitusjärgne kuumtöötlus ei ole absoluutselt kasulik. Üldiselt on keevitusjärgne kuumtöötlus kasulik jääkpinge leevendamiseks ja seda tehakse ainult siis, kui pingekorrosioonile on kehtestatud ranged nõuded.
Proovikeha löögikindluse katse näitab aga, et keevitusjärgne kuumtöötlus ei ole hea ladestunud metalli ja keevitussoojuse tsooni sitkusele ning mõnikord võib keevitussoojuse tera karestumise vahemikus tekkida teradevaheline pragunemine. -mõjutatud tsoon.
Lisaks tugineb PWHT stressi leevendamiseks materjali tugevuse vähenemisele kõrgel temperatuuril. Seetõttu võib PWHT ajal struktuur kaotada jäikuse. Üldise või osalise PWHT struktuuri puhul tuleb enne kuumtöötlemist kaaluda keevitamist kõrgel temperatuuril. kandevõime.
Seetõttu tuleks keevitusjärgse kuumtöötluse läbiviimise kaalumisel põhjalikult võrrelda kuumtöötluse eeliseid ja puudusi. Struktuurse jõudluse vaatenurgast on jõudluse parandamise aspektid ja jõudluse vähendamise aspektid. Mõistlikud otsused tuleks teha mõlema aspekti igakülgse kaalumise põhjal.
