Preostala napetost pri varjenju je posledica neenakomerne porazdelitve temperature zvara, ki jo povzroča varjenje, toplotnega raztezanja in krčenja kovine zvara itd., tako da bo zaostala napetost neizogibno nastala skupaj z varilno konstrukcijo.
Najpogostejša metoda za odpravo preostale napetosti je visokotemperaturno popuščanje, to je, da se zvar segreje na določeno temperaturo in drži določen čas v peči za toplotno obdelavo, meja tečenja materiala pri visoki temperaturi pa se zmanjša. , tako da pride do plastičnega toka na mestu z visoko notranjo napetostjo, elastična deformacija se postopoma zmanjšuje, plastična deformacija pa se postopoma povečuje, da se zmanjša napetost.
1. Izbira metode toplotne obdelave
Učinek toplotne obdelave po varjenju na natezno trdnost in mejo lezenja kovine je povezan s temperaturo in časom zadrževanja toplotne obdelave. Učinek toplotne obdelave po varjenju na udarno žilavost zvara se razlikuje glede na različne vrste jekla.
Toplotna obdelava po varjenju običajno vključuje enojno visokotemperaturno kaljenje ali normalizacijo in visokotemperaturno kaljenje. Za plinske varilne spoje se uporablja normalizacija in visokotemperaturno kaljenje. To je zato, ker so zrna plinskega varilnega šiva in območja toplotnega vpliva groba in jih je treba prečistiti, zato se uporablja normalizacija.
Vendar pa samo ena normalizacija ne more odpraviti preostale napetosti, zato je za odpravo napetosti potrebno kaljenje pri visoki temperaturi. Enkratno srednjetemperaturno kaljenje je primerno samo za sestavljanje in varjenje velikih navadnih posod iz nizkoogljičnega jekla, ki se sestavijo na kraju samem, njegov namen pa je delna odprava preostale napetosti in odstranitev vodika.
V večini primerov se uporablja eno samo kaljenje pri visoki temperaturi. Segrevanje in ohlajanje toplotne obdelave ne sme biti prehitro, notranje in zunanje stene pa morajo biti enotne.
2. Metoda toplotne obdelave tlačne posode
V tlačnih posodah se uporabljata dve vrsti metod toplotne obdelave: ena je toplotna obdelava za izboljšanje mehanskih lastnosti; druga je toplotna obdelava po varjenju (PWHT). Na splošno je toplotna obdelava po varjenju toplotna obdelava varjenega območja ali varjenih komponent po tem, ko je obdelovanec varjen.
Posebne vsebine vključujejo žarjenje za razbremenitev napetosti, popolno žarjenje, taljenje trdne snovi, normalizacijo, normalizacijo in popuščanje, popuščanje, razbremenitev napetosti pri nizkih temperaturah, toplotno obdelavo z obarjanjem itd.
V ožjem smislu se toplotna obdelava po varjenju nanaša le na žarjenje za zmanjšanje napetosti, to je za izboljšanje delovanja območja varjenja in odpravo škodljivih učinkov preostale napetosti pri varjenju, tako da se območje varjenja enakomerno in popolnoma segreje. in sorodni deli pod temperaturno točko kovinskega faznega prehoda 2. , nato pa postopek enakomernega ohlajanja. V mnogih primerih je obravnavana toplotna obdelava po varjenju v bistvu toplotna obdelava za razbremenitev napetosti po varjenju.
3. Namen toplotne obdelave po varjenju
1). Sprostite preostalo varilno napetost.
2). Stabilizirajte obliko in velikost strukture ter zmanjšajte popačenje.
3). Izboljšati delovanje navadnih kovin in zvarjenih spojev, vključno z:
a. Izboljšajte plastičnost zvara.
b. Zmanjšajte trdoto toplotno prizadetega območja.
c. Izboljšajte lomno žilavost.
d. Izboljšajte moč utrujenosti.
e. Obnovite ali povečajte mejo tečenja, zmanjšano pri hladnem preoblikovanju.
4). Izboljšajte sposobnost odpornosti proti stresni koroziji.
5). Nadalje izpustite škodljiv plin v zvaru, zlasti vodik, da preprečite nastanek zapoznelih razpok.
4. Presoja o nujnosti PWHT
Potreba po toplotni obdelavi tlačnih posod po varjenju mora biti jasno opredeljena v načrtu, kar zahtevajo trenutne konstrukcijske specifikacije za tlačne posode.
V varjeni tlačni posodi je v območju varjenja velika zaostala napetost, zaostala napetost pa ima škodljiv učinek. manifestira pod določenimi pogoji. Ko se preostala napetost združi z vodikom v zvaru, bo pospešila utrjevanje toplotno prizadetega območja, kar bo povzročilo razvoj hladnih in zapoznelih razpok.
Ko se preostala statična napetost v zvaru ali dinamična obremenitvena napetost pri obremenitvi kombinira s korozijskim učinkom medija, lahko povzroči razpokam podobno korozijo, to je tako imenovano napetostno korozijo. Preostala varilna napetost in utrjevanje osnovne kovine, ki jo povzroči varjenje, sta pomembna dejavnika za napetostno korozijsko razpokanje.
Rezultati raziskave kažejo, da je glavni učinek deformacije in preostale napetosti na kovinske materiale sprememba kovine iz enakomerne korozije v lokalizirano korozijo, to je medkristalno ali transgranularno korozijo. Seveda se tako korozijsko razpokanje kot interkristalna korozija kovin pojavljata v medijih, ki imajo določene lastnosti za to kovino.
V prisotnosti preostale napetosti se spreminja glede na sestavo, koncentracijo in temperaturo agresivnega medija, kot tudi razliko v sestavi, strukturi, površinskem stanju, napetostnem stanju itd. osnovne kovine in območja zvara, tako da se korozija Narava poškodbe lahko spremeni.
Ali mora biti varjena tlačna posoda izpostavljena toplotni obdelavi po varjenju, je treba celovito določiti glede na uporabo in velikost posode (zlasti debelino stenske plošče), lastnosti uporabljenih materialov in delovnih pogojev. V eni od naslednjih situacij je treba razmisliti o toplotni obdelavi po varjenju:
1). Pogoji uporabe so težki, na primer posode z debelimi stenami, pri katerih obstaja nevarnost krhkega loma pri delu pri nizkih temperaturah, in posode, ki prenašajo velike in izmenične obremenitve.
2). Varjene tlačne posode z debelino, ki presega določeno mejo. Vključno s kotli, petrokemičnimi tlačnimi posodami itd. s posebnimi predpisi in specifikacijami.
3). Tlačne posode z visoko dimenzijsko stabilnostjo.
4). Posode iz jekla z visoko nagnjenostjo kaljenju.
5). Tlačne posode s tveganjem razpok zaradi napetostne korozije.
6). Druge tlačne posode, določene s posebnimi predpisi, specifikacijami in načrti.
V jeklenih varjenih tlačnih posodah se v območju blizu zvara razvijejo preostale napetosti do meje tečenja. Nastanek te napetosti je povezan s transformacijo strukture, pomešane z avstenitom. Mnogi raziskovalci so poudarili, da lahko za odpravo preostale napetosti po varjenju kaljenje 650 stopinj dobro vpliva na jekleno varjeno tlačno posodo.
Hkrati velja, da brez ustrezne toplotne obdelave po varjenju ni mogoče vedno dobiti korozijsko odpornih zvarnih spojev.
Na splošno velja, da je toplotna obdelava za razbremenitev proces, pri katerem se varilni obdelovanec segreje na 500-650 stopinj in nato počasi ohladi. Zmanjšanje napetosti je posledica lezenja pri visoki temperaturi, začenši od 450 stopinj pri ogljikovih jeklih in od 550 stopinj pri jeklih, ki vsebujejo molibden.
Višja kot je temperatura, lažje je razbremeniti stres. Ko pa je prvotna temperatura popuščanja jekla presežena, se bo trdnost jekla zmanjšala. Zato mora toplotna obdelava za razbremenitev obvladati dva elementa temperaturo in čas, ki sta nepogrešljiva.
Vendar pa notranjo napetost zvara vedno spremljata natezna napetost in tlačna napetost, napetost in elastična deformacija pa obstajata hkrati. Ko se temperatura jekla poveča, se meja tečenja zmanjša in prvotna elastična deformacija postane plastična deformacija, ki je sprostitev napetosti.
Višja kot je temperatura ogrevanja, bolj se notranja napetost sprosti. Ko pa je temperatura previsoka, bo površina jekla resno oksidirana. Poleg tega za temperaturo PWHT kaljenega in popuščenega jekla načelo ne sme preseči prvotne temperature popuščanja jekla, ki je na splošno približno 30 stopinj nižja od prvotne temperature popuščanja jekla, sicer bo material izgubil kaljenje in učinek kaljenja, trdnost in lomna žilavost pa se bosta zmanjšali. zmanjšati. Tej točki je treba posvetiti posebno pozornost delavcem, ki se ukvarjajo s toplotno obdelavo.
Višja kot je temperatura toplotne obdelave po varjenju za odpravo notranjih napetosti, večja je stopnja mehčanja jekla. Običajno lahko notranjo napetost odpravimo s segrevanjem na rekristalizacijsko temperaturo jekla. Temperatura rekristalizacije je tesno povezana s temperaturo taljenja.
Na splošno je rekristalizacijska temperatura K=0.4×temperatura taljenja (K). Bližje kot je temperatura toplotne obdelave temperaturi prekristalizacije, učinkovitejša je odprava preostale napetosti.
5. Upoštevanje celovitega učinka PWHT
Toplotna obdelava po varjenju ni absolutno ugodna. Na splošno je toplotna obdelava po varjenju koristna za lajšanje preostale napetosti in se izvaja le, če obstajajo stroge zahteve za napetostno korozijo.
Vendar pa preskus udarne žilavosti vzorca kaže, da toplotna obdelava po varjenju ni dobra za žilavost nanesene kovine in območje toplotnega vpliva varjenja, včasih pa lahko pride do medkristalnega razpokanja v območju grobljenja zrn pri varilni toploti - prizadeto območje.
Poleg tega se PWHT opira na zmanjšanje trdnosti materiala pri visoki temperaturi, da se doseže razbremenitev. Zato lahko med PWHT struktura izgubi togost. Za strukturo celotne ali delne PWHT je treba pred toplotno obdelavo upoštevati zvar pri visoki temperaturi. nosilnost.
Zato je treba pri odločanju, ali izvesti toplotno obdelavo po varjenju, celovito primerjati prednosti in slabosti toplotne obdelave. Z vidika strukturne učinkovitosti obstajajo vidiki izboljšanja učinkovitosti in obstajajo vidiki zmanjšanja učinkovitosti. Razumne presoje je treba narediti na podlagi celovite obravnave obeh vidikov.
