Остаточное напряжение при сварке вызвано неравномерным распределением температуры сварного соединения, вызванным сваркой, тепловым расширением и сжатием металла сварного шва и т. д., поэтому сварочная конструкция неизбежно создает остаточное напряжение.
Наиболее распространенным методом устранения остаточных напряжений является высокотемпературный отпуск, то есть нагрев сварного изделия до определенной температуры и выдержка его определенное время в термической печи, и использование снижения предела текучести материала. при высокой температуре вызвать пластическое течение в местах с высокими внутренними напряжениями.Упругая деформация постепенно уменьшается, а пластическая деформация постепенно увеличивается, чтобы уменьшить напряжение.
1.Выбор метода термообработки
Влияние послесварочной термообработки на предел прочности и предел ползучести металла связано с температурой термообработки и временем выдержки.Влияние послесварочной термообработки на ударную вязкость металла сварного шва варьируется в зависимости от типа стали.
Послесварочная термообработка обычно включает однократный высокотемпературный отпуск или нормализацию плюс высокотемпературный отпуск.Для газосварных соединений приняты нормализация и высокотемпературный отпуск.Это связано с тем, что зерна газосварочного шва и зоны термического влияния крупные, и зерна необходимо измельчить, поэтому применяется нормализующая обработка.
Однако однократная нормализация не может устранить остаточное напряжение, поэтому для устранения напряжения требуется высокотемпературный отпуск.Одиночный среднетемпературный отпуск пригоден только для сборки и сварки крупных контейнеров из обычной низкоуглеродистой стали, собираемых на месте, и его целью является достижение частичного устранения остаточных напряжений и дегидрирования.
В большинстве случаев применяется однократный высокотемпературный отпуск.Нагрев и охлаждение термообработки не должны быть слишком быстрыми, а внутренние и внешние стенки должны быть равномерными.
2.Методы термообработки, используемые в сосудах под давлением
Существует два типа методов термообработки сосудов под давлением: один — термообработка для улучшения механических свойств;другой — послесварочная термообработка (PWHT).В широком смысле, послесварочная термообработка — это термическая обработка сварной области или сварных компонентов после сварки заготовки.
Конкретное содержание включает отжиг для снятия напряжения, полный отжиг, твердый раствор, нормализацию, нормализацию плюс отпуск, отпуск, низкотемпературное снятие напряжения, дисперсионную термообработку и т. д.
В узком смысле послесварочная термообработка относится только к отжигу для снятия напряжений, то есть для улучшения характеристик зоны сварки и устранения вредных эффектов, таких как остаточное напряжение сварки, чтобы равномерно и полностью нагреть зону сварки. и связанные части ниже температурной точки фазового перехода металла 2, а затем процесс равномерного охлаждения.Во многих случаях обсуждаемая послесварочная термообработка по сути представляет собой термообработку для снятия напряжений после сварки.
3.Цель термообработки после сварки
(1).Ослабить остаточное сварочное напряжение.
(2).Стабилизируйте форму и размер конструкции и уменьшите искажения.
(3).Улучшение характеристик основного металла и сварных соединений, в том числе:
а.Улучшить пластичность металла шва.
б.Уменьшите твердость зоны термического влияния.
в.Улучшить вязкость разрушения.
д.Улучшить усталостную прочность.
е.Восстановите или увеличьте предел текучести, сниженный при холодной штамповке.
(4).Улучшите способность противостоять коррозии под напряжением.
(5).Дальнейшее выделение вредных газов в металл сварного шва, особенно водорода, для предотвращения возникновения замедленных трещин.
4.Решение о необходимости PWHT
Необходимость термообработки после сварки для сосуда под давлением должна быть четко указана в проекте, как того требуют действующие нормы проектирования сосудов под давлением.
Для сварных сосудов под давлением существует большое остаточное напряжение в зоне сварки и неблагоприятное воздействие остаточного напряжения.Проявляется только при определенных условиях.Когда остаточное напряжение объединяется с водородом в сварном шве, это способствует упрочнению зоны термического влияния, что приводит к образованию холодных и замедленных трещин.
Когда статическое напряжение, остающееся в сварном шве, или динамическое напряжение при нагрузке сочетается с коррозионным действием среды, это может вызвать трещинную коррозию, которая представляет собой так называемую коррозию под напряжением.Остаточные сварочные напряжения и упрочнение основного металла, вызванное сваркой, являются важными факторами коррозионного растрескивания под напряжением.
Результаты исследований показывают, что основное влияние деформации и остаточных напряжений на металлические материалы заключается в переходе металла от равномерной коррозии к локальной, то есть к межкристаллитной или транскристаллитной коррозии.Разумеется, как коррозионное растрескивание, так и межкристаллитная коррозия металлов происходят в средах, имеющих определенные характеристики для этого металла.
При наличии остаточных напряжений оно различно по составу, концентрации и температуре коррозионной среды, а также различиям в составе, структуре, состоянии поверхности, напряженном состоянии и т. д. основного металла и зоны сварки. , поэтому коррозия Характер повреждения может измениться.
5.Учет комплексного эффекта PWHT.
Термическая обработка после сварки не является абсолютно полезной.В целом послесварочная термообработка полезна для снятия остаточных напряжений и проводится только при наличии строгих требований к коррозии под напряжением.Однако испытание образца на ударную вязкость показывает, что послесварочная термообработка не оказывает положительного воздействия на ударную вязкость наплавленного металла и зоны термического влияния сварного шва, а иногда в пределах диапазона укрупнения зерен сварного шва может возникать межкристаллитное растрескивание. зона поражения.
Кроме того, PWHT основан на снижении прочности материала при высокой температуре для достижения снятия напряжений.Поэтому при термообработке конструкция может потерять жесткость.Для конструкций, в которых применяется полная или частичная термообработка, перед термообработкой необходимо учитывать сварку при высокой температуре.поддерживающая способность.
Поэтому при рассмотрении вопроса о необходимости проведения послесварочной термообработки следует всесторонне сравнить преимущества и недостатки термообработки.С точки зрения структурных показателей, есть одна сторона, улучшающая производительность, и другая сторона, снижающая производительность.Разумное суждение должно быть вынесено на основе всестороннего рассмотрения двух аспектов.
Время публикации: 20 июня 2023 г.