De restspanning bij het lassen wordt veroorzaakt door de ongelijkmatige temperatuurverdeling van het laswerk als gevolg van het lassen, de thermische uitzetting en krimp van het lasmetaal, enz. De restspanning ontstaat dus onvermijdelijk samen met de lasconstructie.
De meest gebruikelijke methode om restspanningen te elimineren is temperen bij hoge temperatuur. Dat wil zeggen dat het gelaste materiaal wordt verhit tot een bepaalde temperatuur en gedurende een bepaalde tijd in een warmtebehandelingsoven wordt gehouden. De vloeigrens van het materiaal bij hoge temperatuur wordt verlaagd, zodat er plastische vloei ontstaat op de plaats met hoge interne spanning. De elastische vervorming neemt geleidelijk af en de plastische vervorming neemt geleidelijk toe om de spanning te verminderen.
1. Selectie van warmtebehandelingsmethode
Het effect van warmtebehandeling na het lassen op de treksterkte en kruipgrens van het metaal is gerelateerd aan de temperatuur en houdtijd van de warmtebehandeling. Het effect van warmtebehandeling na het lassen op de slagvastheid van lasmetaal varieert met verschillende staalsoorten.
De post-weld warmtebehandeling omvat over het algemeen enkelvoudig hoge temperatuur temperen of normaliseren en hoge temperatuur temperen. Voor gaslasverbindingen worden normaliseren en hoge temperatuur temperen gebruikt. Dit komt omdat de korrels van de gaslasnaad en de warmte-beïnvloede zone grof zijn en de korrels verfijnd moeten worden, dus wordt normaliseren gebruikt.
Echter, enkelvoudige normalisatie kan restspanning niet elimineren, dus is hoge temperatuur tempering vereist om spanning te elimineren. Een enkelvoudige medium temperatuur tempering is alleen geschikt voor de assemblage en het lassen van grote gewone laag koolstofstalen containers die ter plaatse worden geassembleerd, en het doel ervan is om restspanning gedeeltelijk te elimineren en waterstof te verwijderen.
In de meeste gevallen wordt een enkele hoge temperatuur tempering gebruikt. Het verwarmen en afkoelen van de warmtebehandeling mag niet te snel gaan en de binnen- en buitenwanden moeten uniform zijn.
2. Warmtebehandelingsmethode voor drukvat
Er zijn twee soorten warmtebehandelingsmethoden die worden gebruikt in drukvaten: de ene is warmtebehandeling om de mechanische eigenschappen te verbeteren; de andere is post-weld warmtebehandeling (PWHT). In grote lijnen is post-weld warmtebehandeling de warmtebehandeling van het gelaste gebied of gelaste componenten nadat het werkstuk is gelast.
De specifieke inhoud omvat spanningsarm gloeien, volledig gloeien, vast smelten, normaliseren, normaliseren en ontlaten, ontlaten, spanningsarm gloeien bij lage temperatuur, precipitatiewarmtebehandeling, enz.
In enge zin verwijst post-weld warmtebehandeling alleen naar spanningsverlichtend gloeien, dat wil zeggen om de prestaties van de laszone te verbeteren en de schadelijke effecten van lasrestspanning te elimineren, om de laszone en gerelateerde onderdelen gelijkmatig en volledig te verwarmen onder het temperatuurpunt van metaalfaseovergang 2. , en vervolgens het proces van gelijkmatige koeling. In veel gevallen is de besproken post-weld warmtebehandeling in wezen post-weld spanningsverlichtende warmtebehandeling.
3. Doel van warmtebehandeling na het lassen
1). Ontspan de restspanning van het lassen.
2) Stabiliseer de vorm en grootte van de structuur en verminder vervorming.
3) Verbeter de prestaties van basismetaal- en lasverbindingen, waaronder:
a. Verbeter de plasticiteit van het lasmetaal.
b. Verminder de hardheid van de door hitte beïnvloede zone.
c. Verbeter de breuktaaiheid.
d. Verbeter de vermoeiingssterkte.
e. Herstel of verhoog de vloeigrens die bij koudvervorming is verminderd.
4) Verbeter de weerstand tegen spanningscorrosie.
5) Laat het schadelijke gas in het lasmetaal vrij, met name waterstof, om het ontstaan van vertraagde scheuren te voorkomen.
4. Beoordeling van de noodzaak van PWHT
De noodzaak van een warmtebehandeling na het lassen voor drukvaten moet duidelijk in het ontwerp worden gespecificeerd. De huidige ontwerpspecificaties voor drukvaten vereisen dit.
In het gelaste drukvat is er een grote restspanning in het lasgebied en de restspanning heeft een negatief effect. gemanifesteerd onder bepaalde omstandigheden. Wanneer de restspanning zich combineert met de waterstof in de las, zal het de verharding van de warmte-beïnvloede zone bevorderen, wat resulteert in de ontwikkeling van koude en vertraagde scheuren.
Wanneer de resterende statische spanning in de las of de dynamische belastingsspanning in de belastingsbewerking wordt gecombineerd met het corrosie-effect van het medium, kan dit scheurachtige corrosie veroorzaken, dat wil zeggen de zogenaamde spanningscorrosie. Lasrestspanning en de verharding van het basismetaal veroorzaakt door lassen zijn belangrijke factoren voor spanningscorrosiescheuren.
De onderzoeksresultaten tonen aan dat het belangrijkste effect van vervorming en restspanning op metalen materialen is dat het metaal verandert van uniforme corrosie naar gelokaliseerde corrosie, dat wil zeggen, naar intergranulaire of transgranulaire corrosie. Uiteraard komen zowel corrosiescheuren als intergranulaire corrosie van metalen voor in media die bepaalde eigenschappen hebben voor dat metaal.
Bij restspanning varieert deze afhankelijk van de samenstelling, concentratie en temperatuur van het agressieve medium, en ook van het verschil in samenstelling, structuur, oppervlaktetoestand, spanningstoestand, etc. van het basismetaal en de laszone, waardoor de corrosie en de aard van de schade kunnen veranderen.
Of het gelaste drukvat aan een post-las warmtebehandeling moet worden onderworpen, moet uitgebreid worden bepaald aan de hand van het gebruik en de grootte van het vat (met name de dikte van de wandplaat), de eigenschappen van de gebruikte materialen en de werkomstandigheden. In een van de volgende situaties moet post-las warmtebehandeling worden overwogen:
1) De gebruiksomstandigheden zijn zwaar, zoals bij containers met dikke wanden waarbij het risico bestaat op brosse breuk bij gebruik bij lage temperaturen, en bij containers die grote lasten en wisselende lasten dragen.
2). Gelaste drukvaten met een dikte die een bepaalde limiet overschrijdt. Inclusief boilers, petrochemische drukvaten, etc. met speciale voorschriften en specificaties.
3). Drukvaten met hoge maatvastheid.
4). Containers van staal met een hoge neiging tot verharding.
5). Drukvaten met risico op spanningscorrosie.
6). Andere drukvaten gespecificeerd door speciale voorschriften, specificaties en tekeningen.
In stalen gelaste drukvaten ontwikkelen zich restspanningen tot aan het vloeipunt in het gebied dicht bij de las. Het ontstaan van deze spanning is gerelateerd aan de transformatie van de structuur gemengd met austeniet. Veel onderzoekers wezen erop dat om de restspanning na het lassen te elimineren, het temperen van 650 graden een goed effect kan hebben op het stalen gelaste drukvat.
Tegelijkertijd wordt aangenomen dat zonder de juiste warmtebehandeling na het lassen, corrosiebestendige lasverbindingen niet altijd kunnen worden verkregen.
Algemeen wordt aangenomen dat spanningsverlichtende warmtebehandeling een proces is waarbij het laswerkstuk wordt verhit tot 500-650 graden en vervolgens langzaam wordt afgekoeld. De vermindering van spanning is te danken aan kruip bij hoge temperaturen, beginnend bij 450 graden in koolstofstaal en vanaf 550 graden in molybdeenhoudende staalsoorten.
Hoe hoger de temperatuur, hoe gemakkelijker het is om de spanning te verlichten. Maar zodra de oorspronkelijke tempertemperatuur van het staal wordt overschreden, zal de sterkte van het staal afnemen. Daarom moet de warmtebehandeling van spanningsverlichting de twee elementen temperatuur en tijd beheersen, die onmisbaar zijn.
Echter, in de interne spanning van het laswerk, gaan trekspanning en drukspanning altijd gepaard, en spanning en elastische vervorming bestaan tegelijkertijd. Wanneer de temperatuur van het staal stijgt, neemt de vloeigrens af, en de oorspronkelijke elastische vervorming wordt plastische vervorming, wat spanningsrelaxatie is.
Hoe hoger de verwarmingstemperatuur, hoe meer de interne spanning wordt verlicht. Wanneer de temperatuur echter te hoog is, zal het oppervlak van het staal ernstig oxideren. Bovendien mag het principe voor de PWHT-temperatuur van geblust en getemperd staal de oorspronkelijke tempertemperatuur van het staal niet overschrijden, die over het algemeen ongeveer 30 graden lager is dan de oorspronkelijke tempertemperatuur van het staal, anders verliest het materiaal het blus- en tempereffect en worden de sterkte en breuktaaiheid verminderd. verminderen. Dit punt moet speciale aandacht krijgen van warmtebehandelingswerkers.
Hoe hoger de post-las warmtebehandelingstemperatuur voor het elimineren van interne spanning, hoe groter de mate van verzachting van het staal. Meestal kan de interne spanning worden geëlimineerd door verhitting tot de herkristallisatietemperatuur van het staal. De herkristallisatietemperatuur is nauw verwant aan de smelttemperatuur.
Over het algemeen is de rekristallisatietemperatuur K=0.4×smelttemperatuur (K). Hoe dichter de warmtebehandelingstemperatuur bij de rekristallisatietemperatuur ligt, hoe effectiever het is om restspanning te elimineren.
5. Overweging van het alomvattende effect van PWHT
Warmtebehandeling na het lassen is niet absoluut voordelig. Over het algemeen is warmtebehandeling na het lassen gunstig om restspanning te verlichten, en wordt het alleen uitgevoerd wanneer er strikte vereisten zijn voor spanningscorrosie.
Uit de slagvastheidstest van het monster blijkt echter dat de warmtebehandeling na het lassen niet goed is voor de taaiheid van het afgezette metaal en de door het lassen beïnvloede zone. Soms kunnen er bovendien interkristallijne scheuren ontstaan binnen het korrelgrovingsbereik van de door het lassen beïnvloede zone.
Bovendien vertrouwt PWHT op de vermindering van de materiaalsterkte bij hoge temperatuur om spanningsverlichting te bereiken. Daarom kan de structuur tijdens PWHT zijn stijfheid verliezen. Voor de structuur van algehele of gedeeltelijke PWHT moet de las bij hoge temperatuur worden overwogen vóór warmtebehandeling. draagvermogen.
Daarom moeten bij het overwegen of er een post-weld warmtebehandeling moet worden uitgevoerd, de voor- en nadelen van warmtebehandeling uitgebreid worden vergeleken. Vanuit het perspectief van structurele prestaties zijn er aspecten van het verbeteren van prestaties en zijn er aspecten van het verminderen van prestaties. Redelijke oordelen moeten worden gemaakt op basis van uitgebreide overweging van beide aspecten.
