آیا عملیات حرارتی پس از جوش لزوماً مفید است؟

تنش پسماند جوشکاری ناشی از توزیع دمای ناهموار جوش ناشی از جوشکاری، انبساط و انقباض حرارتی فلز جوش و غیره است، بنابراین ساختار جوشکاری ناگزیر باعث ایجاد تنش پسماند می شود.

رایج ترین روش برای از بین بردن تنش پسماند، تلطیف در دمای بالا است، یعنی حرارت دادن جوش تا دمای معین و نگهداری آن برای مدت معینی در کوره عملیات حرارتی و با استفاده از کاهش حد تسلیم مواد. در دمای بالا باعث ایجاد جریان پلاستیک در مکان هایی با تنش داخلی بالا می شود.تغییر شکل الاستیک به تدریج کاهش می یابد و تغییر شکل پلاستیک به تدریج افزایش می یابد تا تنش کاهش یابد.

1.انتخاب روش عملیات حرارتی

تأثیر عملیات حرارتی پس از جوش بر مقاومت کششی و حد خزش فلز به دمای عملیات حرارتی و زمان نگهداری مربوط می شود.تأثیر عملیات حرارتی پس از جوش بر روی چقرمگی ضربه فلز جوش در انواع مختلف فولاد متفاوت است.

عملیات حرارتی پس از جوش به طور کلی از اعتدال با دمای بالا یا نرمالیزاسیون به همراه معتدل با دمای بالا استفاده می کند.برای اتصالات جوش گازی، نرمال سازی و تلطیف دمای بالا اتخاذ می شود.این به این دلیل است که دانه‌های درز جوشکاری گاز و ناحیه متاثر از حرارت درشت هستند و دانه‌ها باید تصفیه شوند، بنابراین عملیات عادی‌سازی اتخاذ می‌شود.

با این حال، نرمال سازی منفرد نمی تواند تنش باقیمانده را از بین ببرد، بنابراین برای از بین بردن تنش نیاز به تعدیل دمای بالا است.یک معتدل با دمای متوسط ​​تنها برای مونتاژ و جوشکاری ظروف بزرگ فولادی کم کربن معمولی که در محل مونتاژ شده اند مناسب است و هدف آن حذف نسبی تنش پسماند و هیدروژن زدایی است.

در بیشتر موارد، از یک تمپرینگ با دمای بالا استفاده می شود.گرمایش و سرمایش عملیات حرارتی نباید خیلی سریع باشد و دیوارهای داخلی و خارجی باید یکنواخت باشند.

2.روش های عملیات حرارتی مورد استفاده در مخازن تحت فشار

دو نوع روش عملیات حرارتی برای مخازن تحت فشار وجود دارد: یکی عملیات حرارتی برای بهبود خواص مکانیکی.مورد دیگر عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) است.به طور کلی، عملیات حرارتی پس از جوش، عملیات حرارتی ناحیه جوش یا اجزای جوش داده شده پس از جوشکاری قطعه کار است.

محتوای خاص شامل بازپخت تنش زدایی، بازپخت کامل، محلول جامد، نرمال‌سازی، نرمال‌سازی به علاوه معتدل‌سازی، تلطیف، کاهش تنش در دمای پایین، عملیات حرارتی بارش و غیره است.

در مفهوم محدود، عملیات حرارتی پس از جوشکاری تنها به بازپخت تنش زدایی اشاره دارد، یعنی به منظور بهبود عملکرد ناحیه جوشکاری و از بین بردن اثرات مضر مانند تنش پسماند جوشکاری، به طوری که به طور یکنواخت و کامل ناحیه جوشکاری گرم شود. و قطعات مرتبط زیر انتقال فاز فلزی 2 نقطه درجه حرارت، و سپس فرآیند خنک کننده یکنواخت.در بسیاری از موارد، عملیات حرارتی پس از جوش مورد بحث اساساً عملیات حرارتی کاهش تنش پس از جوش است.

3.هدف از عملیات حرارتی پس از جوش

(1).تنش پسماند جوشکاری را آرام کنید.

(2).شکل و اندازه سازه را تثبیت کنید و اعوجاج را کاهش دهید.

(3).بهبود عملکرد فلز پایه و اتصالات جوش داده شده، از جمله:

آ.انعطاف پذیری فلز جوش را بهبود بخشید.

بسختی ناحیه متاثر از گرما را کاهش دهید.

جبهبود چقرمگی شکست.

دبهبود قدرت خستگی

ه.بازیابی یا افزایش قدرت تسلیم کاهش یافته در شکل دهی سرد.

(4).بهبود توانایی مقاومت در برابر خوردگی استرس.

(5).انتشار بیشتر گازهای مضر در فلز جوش، به ویژه هیدروژن، برای جلوگیری از بروز ترک های تاخیری.

4.قضاوت در مورد ضرورت PWHT

اینکه آیا عملیات حرارتی پس از جوش برای مخزن تحت فشار ضروری است یا خیر، باید به وضوح در طراحی مشخص شود، که توسط کد طراحی مخزن تحت فشار فعلی مورد نیاز است.

برای مخازن تحت فشار جوش داده شده، تنش پسماند زیادی در ناحیه جوش وجود دارد و اثرات نامطلوب تنش پسماند.فقط تحت شرایط خاصی ظاهر می شود.هنگامی که تنش پسماند با هیدروژن موجود در جوش ترکیب می‌شود، باعث سخت شدن ناحیه متاثر از گرما می‌شود و منجر به ایجاد ترک‌های سرد و ترک‌های تاخیری می‌شود.

هنگامی که تنش استاتیکی باقی مانده در جوش یا تنش بار دینامیکی در عملیات بارگذاری با عمل خورندگی محیط ترکیب شود، ممکن است باعث خوردگی ترک شود که اصطلاحاً به آن خوردگی تنشی گفته می شود.تنش پسماند جوشکاری و سخت شدن فلز پایه ناشی از جوشکاری عوامل مهمی برای ترک خوردگی تنشی هستند.

نتایج تحقیق نشان می دهد که اثر اصلی تغییر شکل و تنش پسماند بر روی مواد فلزی، تبدیل فلز از خوردگی یکنواخت به خوردگی موضعی، یعنی به خوردگی بین دانه ای یا ترانس دانه ای است.البته هم ترک خوردگی و هم خوردگی بین دانه ای فلزات در محیط هایی اتفاق می افتد که ویژگی های خاصی برای آن فلز دارند.

در صورت وجود تنش پسماند، با توجه به ترکیب، غلظت و دمای محیط خورنده و همچنین تفاوت در ترکیب، ساختار، حالت سطح، حالت تنش و غیره فلز پایه و ناحیه جوش متفاوت است. ، به طوری که خوردگی ممکن است ماهیت آسیب تغییر کند.

5. در نظر گرفتن تأثیر جامع PWHT

عملیات حرارتی پس از جوش کاملاً مفید نیست.به طور کلی، عملیات حرارتی پس از جوش برای کاهش تنش پسماند مفید است و تنها زمانی انجام می شود که الزامات سختی برای خوردگی تنشی وجود داشته باشد.با این حال، آزمایش چقرمگی ضربه نمونه نشان می‌دهد که عملیات حرارتی پس از جوش برای چقرمگی فلز رسوب‌شده و ناحیه متاثر از حرارت جوش خوب نیست و گاهی اوقات ممکن است ترک‌خوردگی بین دانه‌ای در محدوده درشت شدن دانه‌های حرارت جوش رخ دهد. منطقه آسیب دیده

علاوه بر این، PWHT برای دستیابی به کاهش تنش به کاهش استحکام مواد در دمای بالا متکی است.بنابراین، در طول PWHT، ساختار ممکن است استحکام خود را از دست بدهد.برای سازه هایی که PWHT کلی یا جزئی را اتخاذ می کنند، جوشکاری در دمای بالا باید قبل از عملیات حرارتی در نظر گرفته شود.ظرفیت پشتیبانی

بنابراین، هنگام بررسی اینکه آیا عملیات حرارتی پس از جوش انجام شود، باید مزایا و معایب عملیات حرارتی را به طور جامع مقایسه کرد.از نقطه نظر عملکرد سازه، یک طرف برای بهبود عملکرد و طرف دیگر برای کاهش عملکرد وجود دارد.یک قضاوت معقول باید بر اساس بررسی همه جانبه این دو جنبه صورت گیرد.