Naprężenia szczątkowe spawania są spowodowane nierównomiernym rozkładem temperatury konstrukcji spawanej spowodowanym spawaniem, rozszerzalnością cieplną i kurczeniem metalu spoiny itp., zatem konstrukcja spawana nieuchronnie wytwarza naprężenia szczątkowe.
Najpowszechniejszą metodą eliminacji naprężeń własnych jest odpuszczanie w wysokiej temperaturze, czyli nagrzewanie złącza spawanego do określonej temperatury i przetrzymywanie go przez określony czas w piecu do obróbki cieplnej oraz wykorzystanie obniżenia granicy plastyczności materiału w wysokiej temperaturze, aby spowodować płynięcie plastyczne w miejscach o dużych naprężeniach wewnętrznych.Odkształcenie sprężyste stopniowo maleje, a odkształcenie plastyczne stopniowo wzrasta, aby zmniejszyć naprężenia.
1.Wybór metody obróbki cieplnej
Wpływ obróbki cieplnej po spawaniu na wytrzymałość na rozciąganie i granicę pełzania metalu jest związany z temperaturą obróbki cieplnej i czasem przetrzymywania.Wpływ obróbki cieplnej po spawaniu na udarność metalu spoiny różni się w zależności od rodzaju stali.
Obróbka cieplna po spawaniu zazwyczaj obejmuje pojedyncze odpuszczanie w wysokiej temperaturze lub normalizowanie oraz odpuszczanie w wysokiej temperaturze.W przypadku złączy spawanych gazowo stosuje się normalizację i odpuszczanie w wysokiej temperaturze.Dzieje się tak, ponieważ ziarna szwu spawania gazowego i strefy wpływu ciepła są grube, a ziarna wymagają rozdrobnienia, dlatego stosuje się obróbkę normalizującą.
Jednakże pojedyncza normalizacja nie może wyeliminować naprężeń szczątkowych, dlatego w celu wyeliminowania naprężeń wymagane jest odpuszczanie w wysokiej temperaturze.Pojedyncze odpuszczanie średniotemperaturowe nadaje się tylko do montażu i spawania dużych, zwykłych zbiorników ze stali niskowęglowej montowanych na miejscu, a jego celem jest częściowe wyeliminowanie naprężeń szczątkowych i odwodornienia.
W większości przypadków stosuje się pojedyncze odpuszczanie w wysokiej temperaturze.Ogrzewanie i chłodzenie podczas obróbki cieplnej nie powinno być zbyt szybkie, a ściany wewnętrzne i zewnętrzne powinny być jednolite.
2.Metody obróbki cieplnej stosowane w zbiornikach ciśnieniowych
Istnieją dwa rodzaje metod obróbki cieplnej zbiorników ciśnieniowych: jedna to obróbka cieplna w celu poprawy właściwości mechanicznych;druga to obróbka cieplna po spawaniu (PWHT).Ogólnie rzecz biorąc, obróbka cieplna po spawaniu to obróbka cieplna obszaru spawanego lub elementów spawanych po zespawaniu przedmiotu obrabianego.
Konkretna zawartość obejmuje wyżarzanie odprężające, wyżarzanie całkowite, rozpuszczanie stałe, normalizowanie, normalizowanie z odpuszczaniem, odpuszczanie, odprężanie w niskiej temperaturze, obróbkę cieplną wydzieleniową itp.
W wąskim znaczeniu obróbka cieplna po spawaniu odnosi się jedynie do wyżarzania odprężającego, to znaczy w celu poprawy wydajności strefy spawania i wyeliminowania szkodliwych efektów, takich jak naprężenia szczątkowe spawania, tak aby równomiernie i całkowicie ogrzać strefę spawania i powiązane części poniżej punktu temperatury przejścia fazowego metalu 2, a następnie proces równomiernego chłodzenia.W wielu przypadkach omawiana obróbka cieplna po spawaniu jest zasadniczo obróbką cieplną odprężającą po spawaniu.
3.Cel obróbki cieplnej po spawaniu
(1).Rozluźnij naprężenia szczątkowe podczas spawania.
(2).Stabilizuj kształt i rozmiar konstrukcji oraz redukuj zniekształcenia.
(3).Popraw wydajność metalu nieszlachetnego i połączeń spawanych, w tym:
A.Popraw plastyczność metalu spoiny.
B.Zmniejsz twardość strefy wpływu ciepła.
C.Poprawić odporność na pękanie.
D.Popraw wytrzymałość zmęczeniową.
mi.Przywróć lub zwiększ granicę plastyczności obniżoną podczas formowania na zimno.
(4).Poprawić odporność na korozję naprężeniową.
(5).Dalsze uwalnianie szkodliwych gazów w metalu spoiny, zwłaszcza wodoru, aby zapobiec występowaniu opóźnionych pęknięć.
4.Ocena konieczności PWHT
W projekcie należy jasno określić, czy konieczna jest obróbka cieplna zbiornika ciśnieniowego po spawaniu, czego wymagają obowiązujące przepisy dotyczące projektowania zbiorników ciśnieniowych.
W przypadku spawanych zbiorników ciśnieniowych w strefie spawania występują duże naprężenia szczątkowe i niekorzystne skutki naprężeń szczątkowych.Pojawia się tylko pod pewnymi warunkami.Gdy naprężenie szczątkowe połączy się z wodorem w spoinie, będzie to sprzyjać twardnieniu strefy wpływu ciepła, powodując powstawanie pęknięć zimnych i pęknięć opóźnionych.
Gdy naprężenia statyczne pozostające w spoinie lub obciążenia dynamiczne w pracy pod obciążeniem połączą się z korozyjnym działaniem ośrodka, może to spowodować korozję pękającą, czyli tzw. korozję naprężeniową.Naprężenia szczątkowe spawania i utwardzanie metalu nieszlachetnego spowodowane spawaniem są ważnymi czynnikami powodującymi pękanie korozyjne naprężeniowe.
Wyniki badań pokazują, że głównym skutkiem deformacji i naprężeń własnych materiałów metalowych jest spowodowanie przejścia metalu z korozji równomiernej w korozję lokalną, czyli korozję międzykrystaliczną lub transkrystaliczną.Oczywiście zarówno pękanie korozyjne, jak i korozja międzykrystaliczna metali występuje w ośrodkach, które mają pewne właściwości dla tego metalu.
W obecności naprężeń szczątkowych różni się ono w zależności od składu, stężenia i temperatury ośrodka korozyjnego, a także różnic w składzie, strukturze, stanie powierzchni, stanie naprężenia itp. metalu nieszlachetnego i strefy spawania , dzięki czemu korozja Charakter uszkodzeń może ulec zmianie.
5.Rozważenie kompleksowego działania PWHT
Obróbka cieplna po spawaniu nie jest całkowicie korzystna.Ogólnie rzecz biorąc, obróbka cieplna po spawaniu jest korzystna w celu złagodzenia naprężeń szczątkowych i jest przeprowadzana tylko wtedy, gdy istnieją rygorystyczne wymagania dotyczące korozji naprężeniowej.Jednakże badanie udarności próbki pokazuje, że obróbka cieplna po spawaniu nie jest dobra dla wytrzymałości stopiwa i strefy wpływu ciepła spoiny, a czasami mogą wystąpić pęknięcia międzykrystaliczne w zakresie gruboziarnistości ziarna spoiny strefa dotknięta.
Ponadto PWHT opiera się na zmniejszeniu wytrzymałości materiału w wysokiej temperaturze, aby osiągnąć odprężenie.Dlatego podczas PWHT konstrukcja może stracić sztywność.W przypadku konstrukcji, które przyjmują całkowitą lub częściową PWHT, przed obróbką cieplną należy rozważyć wykonanie konstrukcji spawanej w wysokiej temperaturze.Nośność.
Dlatego rozważając, czy przeprowadzić obróbkę cieplną po spawaniu, należy kompleksowo porównać zalety i wady obróbki cieplnej.Z punktu widzenia wydajności strukturalnej, jedna strona poprawia wydajność, a druga zmniejsza wydajność.Rozsądną ocenę należy podjąć na podstawie wszechstronnego rozważenia obu aspektów.
Czas publikacji: 20 czerwca 2023 r