溶接残留応力は、溶接による溶接部の不均一な温度分布や溶接金属の熱膨張・収縮などによって発生するため、溶接構造では必然的に残留応力が発生します。
残留応力を除去する最も一般的な方法は高温焼戻しです。つまり、溶接部を一定の温度に加熱し、熱処理炉で一定時間保持し、材料の降伏限界の低減を利用します。高温で内部応力の高い場所で塑性流動を引き起こします。弾性変形は徐々に減少し、塑性変形は徐々に増加して応力が減少します。
1.熱処理方法の選択
金属の引張強さとクリープ限界に対する溶接後の熱処理の影響は、熱処理温度と保持時間に関係します。溶接金属の衝撃靱性に対する溶接後の熱処理の影響は、鋼の種類によって異なります。
溶接後の熱処理は、高温焼戻し1回または焼きならし＋高温焼戻しが一般的です。ガス溶接継手には焼きならしと高温焼戻しを採用しています。これは、ガス溶接シームや熱影響部の結晶粒が粗大であるため、結晶粒を微細化する必要があるため、焼きならし処理を採用しています。
ただし、一度の焼ならしでは残留応力を除去することはできないため、応力を除去するには高温焼戻しが必要です。一回の中温焼戻しは、現場で組み立てられる大型の通常の低炭素鋼容器の組み立てと溶接にのみ適しており、その目的は残留応力の部分的な除去と脱水素化を達成することです。
ほとんどの場合、1 回の高温焼戻しが使用されます。熱処理の加熱と冷却は速すぎてはならず、内壁と外壁は均一でなければなりません。
2.圧力容器の熱処理方法
圧力容器の熱処理方法には、機械的性質を向上させるための熱処理と、機械的性質を向上させるための熱処理の2種類があります。もう 1 つは溶接後熱処理 (PWHT) です。大まかに言えば、溶接後熱処理は、ワークピースの溶接後の溶接領域または溶接部品の熱処理です。
具体的な内容としては、歪取り焼鈍、完全焼鈍、固溶化、焼ならし、焼ならし＋焼戻し、焼戻し、低温歪取り、析出熱処理等が挙げられます。
狭義の溶接後熱処理とは、溶接部の性能を向上させ、溶接残留応力などの悪影響を除去し、溶接部を均一かつ十分に加熱する歪取り焼鈍のみを指します。および関連部品を金属相転移 2 温度点以下で均一に冷却するプロセス。多くの場合、ここで説明する溶接後の熱処理は、本質的には溶接後の応力除去熱処理です。
3.溶接後熱処理の目的
(1)。溶接残留応力を緩和します。
(2)。構造の形状とサイズを安定させ、歪みを軽減します。
(3)。以下を含む母材および溶接継手のパフォーマンスを向上させます。
ａ．溶接金属の塑性を向上させます。
b.熱影響部の硬度を下げる。
c.破壊靱性を向上させます。
d.疲労強度を向上させます。
e.冷間成形で低下した降伏強度を回復または増加させます。
(4)。応力腐食に対する耐性が向上します。
(5)。さらに溶接金属中に有害なガス、特に水素を放出し、遅れ割れの発生を防ぎます。
4.PWHTの要否の判断
圧力容器に溶接後の熱処理が必要かどうかは、設計時に明確に指定する必要があり、これは現在の圧力容器設計基準で要求されています。
溶接された圧力容器の場合、溶接部に大きな残留応力が存在し、残留応力による悪影響が生じます。特定の条件下でのみ発現します。残留応力が溶接部の水素と結合すると、熱影響部の硬化が促進され、低温割れや遅れ割れが発生します。
溶接部に残留する静的応力や負荷運転時の動的な負荷応力と媒体の腐食作用が組み合わさると、亀裂腐食、いわゆる応力腐食が発生することがあります。応力腐食割れの発生には、溶接残留応力と溶接による母材の硬化が重要な要因となります。
研究結果は、金属材料に対する変形と残留応力の主な影響は、金属を均一腐食から局所腐食、つまり粒界腐食または粒内腐食に変化させることであることを示しています。もちろん、金属の腐食亀裂と粒界腐食は両方とも、その金属に特有の特性を持つ媒体で発生します。
残留応力が存在する場合、腐食媒体の組成、濃度、温度、母材や溶接部の組成、組織、表面状態、応力状態等の違いにより異なります。そのため、腐食によって損傷の性質が変化する可能性があります。
5.PWHTの総合効果の検討
溶接後の熱処理は絶対に有益というわけではありません。一般に、溶接後の熱処理は残留応力を軽減するのに有益であり、応力腐食に対する厳しい要件がある場合にのみ実行されます。しかし、試験片の衝撃靱性試験によると、溶接後の熱処理は溶着金属および溶接熱影響部の靱性にとって良好ではなく、溶接熱による結晶粒粗大化範囲内で粒界割れが発生する場合があります。影響を受けるゾーン。
さらに、PWHT は応力緩和を達成するために、高温での材料強度の低下に依存しています。したがって、PWHT 中に構造の剛性が失われる可能性があります。全体的または部分的に PWHT を採用する構造の場合、熱処理の前に高温での溶接部を考慮する必要があります。サポート能力。
したがって、溶接後熱処理を行うかどうかを検討する場合には、熱処理のメリットとデメリットを総合的に比較する必要があります。構造性能の観点から見ると、性能を向上させる側面と、性能を低下させる側面があります。両者を総合的に勘案して合理的に判断する必要がある。
投稿時刻: 2023 年 6 月 20 日