Ứng suất dư hàn là do sự phân bố nhiệt độ không đồng đều của các mối hàn do quá trình hàn, sự giãn nở nhiệt và co lại của kim loại mối hàn, v.v. nên chắc chắn sẽ phát sinh ứng suất dư trong quá trình thi công hàn. Phương pháp phổ biến nhất để loại bỏ ứng suất dư là ủ ở nhiệt độ cao, nghĩa là mối hàn được đặt trong lò xử lý nhiệt và nung đến nhiệt độ nhất định và giữ ấm trong một khoảng thời gian nhất định. Giới hạn chảy của vật liệu giảm ở nhiệt độ cao, do đó dòng chảy dẻo xảy ra ở những nơi có ứng suất bên trong cao, biến dạng đàn hồi giảm dần và biến dạng dẻo tăng dần để giảm ứng suất.
01 Lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt
Ảnh hưởng của xử lý nhiệt sau hàn đến độ bền kéo và giới hạn rão của kim loại có liên quan đến nhiệt độ và thời gian giữ nhiệt. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt sau hàn đến độ bền va đập của kim loại mối hàn khác nhau tùy theo các loại thép khác nhau. Xử lý nhiệt sau hàn thường sử dụng phương pháp ủ ở nhiệt độ cao hoặc chuẩn hóa cộng với ủ ở nhiệt độ cao. Bình thường hóa cộng với xử lý nhiệt tôi luyện ở nhiệt độ cao được sử dụng cho các mối hàn hàn khí. Điều này là do các hạt của mối hàn khí và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt rất thô và cần được tinh chế nên sử dụng phương pháp xử lý chuẩn hóa. Tuy nhiên, việc chuẩn hóa một lần không thể loại bỏ ứng suất dư, do đó cần phải ủ ở nhiệt độ cao để loại bỏ ứng suất. Quá trình ủ ở nhiệt độ trung bình đơn chỉ thích hợp để hàn lắp ráp các thùng chứa bằng thép carbon thấp thông thường cỡ lớn được lắp ráp tại chỗ, và mục đích của nó là loại bỏ một phần ứng suất dư và quá trình khử hydro. Trong hầu hết các trường hợp, ủ nhiệt độ cao đơn lẻ được sử dụng. Việc làm nóng và làm mát quá trình xử lý nhiệt không được quá nhanh, các bức tường bên trong và bên ngoài phải đồng đều.
02 Phương pháp xử lý nhiệt dùng trong bình chịu áp lực
Có hai loại phương pháp xử lý nhiệt được sử dụng trong bình chịu áp lực: một là xử lý nhiệt để cải thiện tính chất cơ học; còn lại là xử lý nhiệt sau hàn (PWHT). Theo nghĩa rộng, xử lý nhiệt sau hàn là xử lý nhiệt khu vực hàn hoặc các bộ phận được hàn sau khi phôi được hàn. Các nội dung cụ thể bao gồm ủ giảm căng thẳng, ủ hoàn toàn, dung dịch, chuẩn hóa, chuẩn hóa và ủ, ủ, giảm căng thẳng ở nhiệt độ thấp, xử lý nhiệt kết tủa, v.v. Theo nghĩa hẹp, xử lý nhiệt sau hàn chỉ đề cập đến ủ giảm căng thẳng, nghĩa là, để cải thiện hiệu suất của khu vực hàn và loại bỏ các tác động có hại như ứng suất dư khi hàn, khu vực hàn và các bộ phận liên quan được làm nóng đồng đều và hoàn toàn dưới điểm nhiệt độ biến đổi pha kim loại 2, sau đó được làm mát đồng đều. Trong nhiều trường hợp, xử lý nhiệt sau hàn được thảo luận về cơ bản là xử lý nhiệt giảm căng thẳng sau hàn.
03Mục đích xử lý nhiệt sau hàn
1. Giảm bớt ứng suất dư khi hàn.
2. Ổn định hình dạng và kích thước của cấu trúc và giảm biến dạng.
3. Cải thiện tính năng của vật liệu gốc và các mối hàn, bao gồm: a. Cải thiện độ dẻo của kim loại mối hàn. b. Giảm độ cứng của vùng chịu ảnh hưởng nhiệt. c. Cải thiện độ dẻo dai gãy xương. d. Cải thiện sức mạnh mệt mỏi. đ. Khôi phục hoặc cải thiện cường độ năng suất bị giảm trong quá trình tạo hình nguội.
4. Cải thiện khả năng chống ăn mòn ứng suất.
5. Tiếp tục giải phóng các khí độc hại trong kim loại mối hàn, đặc biệt là hydro, để ngăn ngừa các vết nứt chậm xuất hiện.
04Nhận định về sự cần thiết của PWHT
Việc bình chịu áp lực có cần xử lý nhiệt sau hàn hay không phải được xác định rõ ràng trong thiết kế và các thông số kỹ thuật thiết kế bình áp lực hiện tại có yêu cầu cho việc này.
Đối với các bình áp lực hàn, trong khu vực hàn có ứng suất dư lớn và các tác động bất lợi của ứng suất dư. Chỉ trong những điều kiện nhất định được biểu hiện. Khi ứng suất dư kết hợp với hydro trong mối hàn sẽ thúc đẩy quá trình đông cứng của vùng ảnh hưởng nhiệt, dẫn đến xuất hiện các vết nứt nguội và vết nứt muộn.
Khi ứng suất tĩnh còn lại trong mối hàn hoặc ứng suất động trong quá trình vận hành tải kết hợp với tác động ăn mòn của môi trường, nó có thể gây ra sự ăn mòn vết nứt, được gọi là ăn mòn ứng suất. Ứng suất dư hàn và độ cứng của vật liệu nền do hàn là những yếu tố quan trọng trong việc tạo ra các vết nứt ăn mòn ứng suất.
Thiết bị hàn Xinfa có đặc tính chất lượng cao và giá thành thấp. Để biết chi tiết, vui lòng truy cập:Các nhà sản xuất hàn & cắt - Nhà máy và nhà cung cấp hàn & cắt Trung Quốc (xinfatools.com)
Kết quả nghiên cứu cho thấy tác dụng chính của biến dạng và ứng suất dư trên vật liệu kim loại là làm biến đổi kim loại từ ăn mòn đồng đều sang ăn mòn cục bộ, nghĩa là ăn mòn giữa các hạt hoặc xuyên hạt. Tất nhiên, nứt ăn mòn kim loại và ăn mòn giữa các hạt đều xảy ra trong môi trường có những đặc tính nhất định đối với kim loại. Khi có ứng suất dư, bản chất của hư hỏng do ăn mòn có thể thay đổi tùy thuộc vào thành phần, nồng độ và nhiệt độ của môi trường ăn mòn, cũng như sự khác biệt về thành phần, tổ chức, trạng thái bề mặt, trạng thái ứng suất, v.v. của vật liệu cơ bản và vùng hàn.
Việc bình áp lực hàn có cần xử lý nhiệt sau hàn hay không phải được xác định bằng cách xem xét toàn diện mục đích, kích thước (đặc biệt là độ dày thành), tính năng của vật liệu được sử dụng và điều kiện làm việc của bình. Xử lý nhiệt sau hàn nên được xem xét trong bất kỳ trường hợp nào sau đây:
1. Điều kiện vận hành khắc nghiệt, chẳng hạn như bình có thành dày có nguy cơ bị gãy giòn ở nhiệt độ thấp và bình chịu tải trọng lớn và tải trọng xen kẽ.
2. Bình chịu áp hàn có chiều dày vượt quá giới hạn nhất định. Bao gồm nồi hơi, bình chịu áp lực hóa dầu, v.v., có các quy định và thông số kỹ thuật đặc biệt.
3. Bình chịu áp lực có độ ổn định kích thước cao.
4. Thùng chứa làm bằng thép có xu hướng cứng cao.
5. Bình chịu áp lực có nguy cơ bị nứt ăn mòn do ứng suất.
6. Các bình chịu áp lực khác được quy định theo quy định, thông số kỹ thuật và bản vẽ đặc biệt.
Trong các bình chịu áp hàn bằng thép, ứng suất dư đạt đến điểm chảy dẻo được hình thành ở khu vực gần mối hàn. Việc tạo ra ứng suất này có liên quan đến sự biến đổi cấu trúc trộn với austenite. Nhiều nhà nghiên cứu chỉ ra rằng để loại bỏ ứng suất dư sau khi hàn, việc ủ ở nhiệt độ 650 độ có thể có tác dụng tốt đối với các bình chịu áp hàn bằng thép.
Đồng thời, người ta tin rằng nếu không thực hiện xử lý nhiệt thích hợp sau khi hàn thì các mối hàn sẽ không bao giờ có được khả năng chống ăn mòn.
Người ta thường tin rằng xử lý nhiệt giảm căng thẳng là một quá trình trong đó phôi hàn được làm nóng đến 500-650 độ và sau đó làm nguội từ từ. Ứng suất giảm là do từ biến ở nhiệt độ cao, bắt đầu từ 450 độ đối với thép cacbon và 550 độ đối với thép có chứa molypden.
Nhiệt độ càng cao thì càng dễ loại bỏ căng thẳng. Tuy nhiên, khi vượt quá nhiệt độ ủ ban đầu của thép, độ bền của thép sẽ giảm. Vì vậy, việc xử lý nhiệt để giảm ứng suất phải nắm vững hai yếu tố nhiệt độ và thời gian và không thể thiếu được.
Tuy nhiên, trong ứng suất bên trong của mối hàn, ứng suất kéo và ứng suất nén luôn đi kèm với nhau, đồng thời tồn tại ứng suất và biến dạng đàn hồi. Khi nhiệt độ của thép tăng lên, cường độ năng suất giảm và biến dạng đàn hồi ban đầu sẽ trở thành biến dạng dẻo, đó là sự hồi phục ứng suất.
Nhiệt độ gia nhiệt càng cao thì ứng suất bên trong càng được loại bỏ hoàn toàn. Tuy nhiên, khi nhiệt độ quá cao, bề mặt thép sẽ bị oxy hóa nghiêm trọng. Ngoài ra, đối với nhiệt độ PWHT của thép tôi và thép tôi, nguyên tắc không được vượt quá nhiệt độ tôi ban đầu của thép, thường thấp hơn nhiệt độ tôi ban đầu của thép khoảng 30 độ, nếu không vật liệu sẽ mất khả năng tôi và hiệu ứng ủ, độ bền và độ bền gãy sẽ giảm. Điểm này cần được đặc biệt chú ý đến công nhân xử lý nhiệt.
Nhiệt độ xử lý nhiệt sau hàn để loại bỏ ứng suất bên trong càng cao thì độ mềm của thép càng lớn. Thông thường, ứng suất bên trong có thể được loại bỏ bằng cách nung nóng đến nhiệt độ kết tinh lại của thép. Nhiệt độ kết tinh lại có liên quan chặt chẽ với nhiệt độ nóng chảy. Nói chung, nhiệt độ kết tinh lại K = 0,4X nhiệt độ nóng chảy (K). Nhiệt độ xử lý nhiệt càng gần với nhiệt độ kết tinh lại thì việc loại bỏ ứng suất dư càng hiệu quả.
04 Xem xét tác động toàn diện của PWHT
Xử lý nhiệt sau hàn không hoàn toàn có lợi. Nói chung, xử lý nhiệt sau hàn có lợi cho việc giảm ứng suất dư và chỉ được thực hiện khi có yêu cầu nghiêm ngặt về ăn mòn ứng suất. Tuy nhiên, thử nghiệm độ bền va đập của mẫu thử cho thấy rằng xử lý nhiệt sau hàn không có lợi cho việc cải thiện độ dẻo dai của kim loại lắng đọng và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt, và đôi khi vết nứt giữa các hạt có thể xảy ra trong phạm vi thô của hạt của vùng chịu ảnh hưởng nhiệt. vùng.
Hơn nữa, PWHT dựa vào việc giảm độ bền vật liệu ở nhiệt độ cao để loại bỏ ứng suất. Vì vậy, trong quá trình PWHT, kết cấu có thể mất độ cứng. Đối với các kết cấu sử dụng PWHT tổng thể hoặc một phần, khả năng chịu lực của mối hàn ở nhiệt độ cao phải được xem xét trước khi xử lý nhiệt.
Do đó, khi xem xét có nên thực hiện xử lý nhiệt sau hàn hay không, cần so sánh toàn diện những ưu điểm và nhược điểm của xử lý nhiệt. Từ góc độ hiệu suất kết cấu, có một mặt cải thiện hiệu suất và một mặt làm giảm hiệu suất. Cần đưa ra đánh giá hợp lý dựa trên công việc cơ bản là xem xét toàn diện cả hai khía cạnh.
Thời gian đăng: Sep-04-2024
