La tensió residual de soldadura és causada per la distribució desigual de la temperatura de la soldadura causada per la soldadura, l'expansió tèrmica i la contracció del metall de soldadura, etc., de manera que l'estrès residual es generarà inevitablement juntament amb la construcció de la soldadura.
El mètode més comú per eliminar l'estrès residual és el tremp a alta temperatura, és a dir, la soldadura s'escalfa a una temperatura determinada i es manté durant un cert període de temps en un forn de tractament tèrmic, i es redueix el límit de rendiment del material a alta temperatura. , de manera que el flux plàstic es produeix al lloc amb una gran tensió interna, la deformació elàstica disminueix gradualment i la deformació plàstica augmenta gradualment per reduir l'estrès.
1. Selecció del mètode de tractament tèrmic
L'efecte del tractament tèrmic posterior a la soldadura sobre la resistència a la tracció i el límit de fluència del metall està relacionat amb la temperatura i el temps de manteniment del tractament tèrmic. L'efecte del tractament tèrmic posterior a la soldadura sobre la resistència a l'impacte del metall de soldadura varia amb diferents graus d'acer.
El tractament tèrmic posterior a la soldadura generalment adopta un temperat a alta temperatura o normalització i un tremp a alta temperatura. Per a les juntes de soldadura de gas, s'utilitzen la normalització i el tremp a alta temperatura. Això es deu al fet que els grans de la costura de soldadura de gas i la zona afectada per la calor són gruixuts i els grans s'han de refinar, de manera que s'utilitza la normalització.
Tanmateix, la normalització única no pot eliminar l'estrès residual, de manera que es requereix un tremp a alta temperatura per eliminar l'estrès. Un sol temperat a temperatura mitjana només és adequat per al muntatge i la soldadura de grans contenidors ordinaris d'acer baix en carboni muntats in situ, i el seu propòsit és eliminar parcialment l'estrès residual i eliminar l'hidrogen.
En la majoria dels casos, s'utilitza un únic temperat a alta temperatura. L'escalfament i el refredament del tractament tèrmic no han de ser massa ràpids i les parets interiors i exteriors han de ser uniformes.
2. Mètode de tractament tèrmic per a recipient a pressió
Hi ha dos tipus de mètodes de tractament tèrmic utilitzats en recipients a pressió: un és el tractament tèrmic per millorar les propietats mecàniques; l'altre és el tractament tèrmic posterior a la soldadura (PWHT). En termes generals, el tractament tèrmic posterior a la soldadura és el tractament tèrmic de la zona soldada o dels components soldats després de soldar la peça.
Els continguts específics inclouen el recuit d'alleujament de l'estrès, el recuit complet, la fusió sòlida, la normalització, la normalització i el tremp, el tremp, l'alleujament de l'estrès a baixa temperatura, el tractament tèrmic de precipitació, etc.
En un sentit estricte, el tractament tèrmic posterior a la soldadura només es refereix al recuit d'alleujament de l'estrès, és a dir, per millorar el rendiment de la zona de soldadura i eliminar els efectes nocius de la tensió residual de la soldadura, per escalfar la zona de soldadura de manera uniforme i completa. i parts relacionades per sota del punt de temperatura de la transició de fase metàl·lica 2. , i després el procés de refredament uniforme. En molts casos, el tractament tèrmic posterior a la soldadura tractat és essencialment un tractament tèrmic d'alleujament de l'estrès posterior a la soldadura.
3. Propòsit del tractament tèrmic posterior a la soldadura
1). Relaxeu l'estrès residual de la soldadura.
2). Estabilitzar la forma i la mida de l'estructura i reduir la distorsió.
3). Millorar el rendiment del metall base i les juntes soldades, incloent:
a. Millorar la plasticitat del metall de soldadura.
b. Reduir la duresa de la zona afectada per la calor.
c. Millorar la tenacitat a la fractura.
d. Millorar la força a la fatiga.
e. Restaurar o augmentar el límit elàstic reduït en el conformat en fred.
4). Millorar la capacitat de resistir la corrosió per estrès.
5). Allibereu encara més el gas nociu del metall de soldadura, especialment l'hidrogen, per evitar l'aparició d'esquerdes retardades.
4. Judici de la necessitat de PWHT
La necessitat del tractament tèrmic posterior a la soldadura per als recipients a pressió s'ha d'especificar clarament en el disseny, i les especificacions de disseny actuals per als recipients a pressió ho requereixen.
Al recipient a pressió soldat, hi ha una gran tensió residual a la zona de soldadura i la tensió residual té un efecte advers. manifesta en determinades condicions. Quan l'estrès residual es combina amb l'hidrogen de la soldadura, afavorirà l'enduriment de la zona afectada per la calor, donant lloc al desenvolupament d'esquerdes fredes i retardades.
Quan la tensió estàtica residual a la soldadura o la tensió de càrrega dinàmica en l'operació de càrrega es combina amb l'efecte de corrosió del medi, pot provocar una corrosió semblant a esquerdes, és a dir, l'anomenada corrosió per tensió. La tensió residual de la soldadura i l'enduriment del metall base causat per la soldadura són factors importants per a l'esquerdament per corrosió per tensió.
Els resultats de la investigació mostren que l'efecte principal de la deformació i l'estrès residual sobre els materials metàl·lics és canviar el metall de corrosió uniforme a corrosió localitzada, és a dir, a corrosió intergranular o transgranular. Per descomptat, tant l'esquerda per corrosió com la corrosió intergranular dels metalls es produeixen en mitjans que tenen certes propietats per a aquest metall.
En presència d'estrès residual, varia segons la composició, concentració i temperatura del medi agressiu, així com la diferència en la composició, estructura, estat superficial, estat de tensió, etc. del metall base i la zona de soldadura, de manera que la corrosió La naturalesa del dany pot canviar.
Si el recipient a pressió soldat s'ha de sotmetre a un tractament tèrmic posterior a la soldadura s'ha de determinar de manera exhaustiva a partir de l'ús i la mida del recipient (especialment el gruix de la placa de paret), les propietats dels materials utilitzats i les condicions de treball. En una de les situacions següents, s'ha de considerar el tractament tèrmic posterior a la soldadura:
1). Les condicions d'ús són dures, com els contenidors de paret gruixuda que corren el risc de fractura fràgil quan es treballa a baixes temperatures, i els contenidors que suporten grans càrregues i càrregues alternes.
2). Recipients a pressió soldats amb un gruix superior a un determinat límit. Incloent calderes, recipients a pressió petroquímics, etc. amb normatives i especificacions especials.
3). Recipients a pressió amb alta estabilitat dimensional.
4). Envasos d'acer amb una alta tendència a endurir.
5). Recipients a pressió amb risc d'esquerdes per corrosió per tensió.
6). Altres recipients a pressió especificats per reglaments especials, especificacions i dibuixos.
En els recipients a pressió soldats amb acer, es desenvolupen tensions residuals fins al punt de fluència a la regió propera a la soldadura. La generació d'aquesta tensió està relacionada amb la transformació de l'estructura barrejada amb austenita. Molts investigadors van assenyalar que per eliminar l'estrès residual després de la soldadura, el tremp de 650 graus pot tenir un bon efecte en el recipient a pressió soldat d'acer.
Al mateix temps, es creu que sense un tractament tèrmic adequat després de la soldadura, no sempre es poden obtenir juntes soldades resistents a la corrosió.
En general, es creu que el tractament tèrmic per alleujar l'estrès és un procés en què la peça de soldadura s'escalfa a 500-650 graus i després es refreda lentament. La reducció de l'estrès es deu a la fluència a alta temperatura, a partir de 450 graus en acers al carboni i des de 550 graus en acers que contenen molibdè.
Com més alta sigui la temperatura, més fàcil és alleujar l'estrès. Però un cop superada la temperatura de temperat original de l'acer, la resistència de l'acer disminuirà. Per tant, el tractament tèrmic d'alleujament de l'estrès ha de dominar els dos elements de temperatura i temps, que són indispensables.
Tanmateix, a l'esforç intern de la soldadura, l'esforç de tracció i l'esforç de compressió sempre s'acompanyen, i existeixen alhora tensió i deformació elàstica. Quan augmenta la temperatura de l'acer, el límit elàstic disminueix i la deformació elàstica original es converteix en deformació plàstica, que és la relaxació de l'estrès.
Com més alta sigui la temperatura d'escalfament, més suficient s'alleujarà l'estrès intern. Tanmateix, quan la temperatura és massa alta, la superfície de l'acer s'oxidarà seriosament. A més, per a la temperatura PWHT de l'acer trempat i temperat, el principi no ha de superar la temperatura de tremp original de l'acer, que generalment és uns 30 graus inferior a la temperatura de temperat original de l'acer, en cas contrari el material perdrà l'extinció i efecte temperat i es reduirà la resistència i la resistència a la fractura. reduir. Aquest punt s'ha de prestar especial atenció als treballadors del tractament tèrmic.
Com més alta sigui la temperatura de tractament tèrmic posterior a la soldadura per eliminar l'estrès intern, més gran serà el grau de suavització de l'acer. Normalment, l'estrès intern es pot eliminar escalfant a la temperatura de recristal·lització de l'acer. La temperatura de recristal·lització està estretament relacionada amb la temperatura de fusió.
En general, la temperatura de recristal·lització K=0,4×temperatura de fusió (K). Com més a prop estigui la temperatura del tractament tèrmic de la temperatura de recristal·lització, més eficaç serà per eliminar l'estrès residual.
5. Consideració de l'efecte integral del PWHT
El tractament tèrmic posterior a la soldadura no és del tot avantatjós. En general, el tractament tèrmic posterior a la soldadura és beneficiós per alleujar l'estrès residual i només es realitza quan hi ha requisits estrictes per a la corrosió per estrès.
Tanmateix, la prova de tenacitat a l'impacte de l'exemplar mostra que el tractament tèrmic posterior a la soldadura no és bo per a la duresa del metall dipositat i la zona afectada per la calor de la soldadura, i de vegades es pot produir esquerdes intergranulars dins del rang de gruixut del gra de la calor de soldadura. - Zona afectada.
A més, PWHT es basa en la reducció de la resistència del material a alta temperatura per aconseguir alleujar l'estrès. Per tant, durant el PWHT, l'estructura pot perdre rigidesa. Per a l'estructura de PWHT total o parcial, la soldadura a alta temperatura s'ha de considerar abans del tractament tèrmic. capacitat portant.
Per tant, quan es considera si s'ha de dur a terme un tractament tèrmic posterior a la soldadura, s'han de comparar exhaustivament els avantatges i els desavantatges del tractament tèrmic. Des de la perspectiva del rendiment estructural, hi ha aspectes de millora del rendiment i hi ha aspectes de reducció del rendiment. S'han de fer judicis raonables sobre la base d'una consideració exhaustiva d'ambdós aspectes.
