La tensión residual de la soldadura es causada por la distribución desigual de la temperatura de las soldaduras causada por la soldadura, la expansión y contracción térmica del metal de soldadura, etc., por lo que inevitablemente se generará tensión residual durante la construcción de la soldadura. El método más común para eliminar la tensión residual es el templado a alta temperatura, es decir, la soldadura se coloca en un horno de tratamiento térmico y se calienta a una temperatura determinada y se mantiene caliente durante un período de tiempo determinado. El límite elástico del material se reduce a alta temperatura, de modo que el flujo plástico ocurre en lugares con alta tensión interna, la deformación elástica disminuye gradualmente y la deformación plástica aumenta gradualmente para reducir la tensión.
01 Elección del método de tratamiento térmico.
El efecto del tratamiento térmico posterior a la soldadura sobre la resistencia a la tracción y el límite de fluencia del metal está relacionado con la temperatura y el tiempo de mantenimiento del tratamiento térmico. El efecto del tratamiento térmico posterior a la soldadura sobre la tenacidad al impacto del metal de soldadura varía según los diferentes tipos de acero. El tratamiento térmico posterior a la soldadura generalmente utiliza un templado o normalización simple a alta temperatura más un templado a alta temperatura. El tratamiento térmico de normalización más templado a alta temperatura se utiliza para soldaduras de soldadura con gas. Esto se debe a que los granos de las soldaduras de soldadura con gas y las zonas afectadas por el calor son gruesos y necesitan ser refinados, por lo que se utiliza un tratamiento de normalización. Sin embargo, la normalización única no puede eliminar la tensión residual, por lo que se requiere un templado a alta temperatura para eliminar la tensión. El templado único a temperatura media solo es adecuado para la soldadura de ensamblaje de grandes contenedores ordinarios de acero con bajo contenido de carbono ensamblados en el sitio, y su propósito es lograr la eliminación parcial de la tensión residual y la deshidrogenación. En la mayoría de los casos, se utiliza un templado único a alta temperatura. El calentamiento y enfriamiento del tratamiento térmico no debe ser demasiado rápido y las paredes interior y exterior deben ser uniformes.
02 Métodos de tratamiento térmico utilizados en recipientes a presión.
Hay dos tipos de métodos de tratamiento térmico utilizados en recipientes a presión: uno es el tratamiento térmico para mejorar las propiedades mecánicas; el otro es el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). En un sentido amplio, el tratamiento térmico posterior a la soldadura es el tratamiento térmico del área de soldadura o de los componentes soldados después de soldar la pieza de trabajo. Los contenidos específicos incluyen recocido para aliviar tensiones, recocido completo, solución, normalización, normalización y revenido, revenido, alivio de tensiones a baja temperatura, tratamiento térmico por precipitación, etc. En un sentido estricto, el tratamiento térmico posterior a la soldadura solo se refiere al recocido para aliviar tensiones, es decir, para mejorar el rendimiento del área de soldadura y eliminar efectos nocivos tales como tensión residual de soldadura, el área de soldadura y las piezas relacionadas se calientan uniforme y completamente por debajo del punto 2 de temperatura de transformación de fase metálica, y luego se enfrían uniformemente. En muchos casos, el tratamiento térmico posterior a la soldadura analizado es esencialmente un tratamiento térmico de alivio de tensiones posterior a la soldadura.
03Finalidad del tratamiento térmico post-soldadura
1. Relaje la tensión residual de la soldadura.
2. Estabilizar la forma y el tamaño de la estructura y reducir la distorsión.
3. Mejorar el desempeño del material base y de las uniones soldadas, incluyendo: a. Mejorar la plasticidad del metal de soldadura. b. Reducir la dureza de la zona afectada por el calor. do. Mejora la tenacidad a la fractura. d. Mejorar la resistencia a la fatiga. mi. Restaurar o mejorar el límite elástico reducido durante el conformado en frío.
4. Mejorar la capacidad de resistir la corrosión por tensión.
5. Libere más gases nocivos en el metal de soldadura, especialmente hidrógeno, para evitar la aparición de grietas retardadas.
04Sentencia de necesidad de PWHT
Si el recipiente a presión necesita tratamiento térmico posterior a la soldadura debe especificarse claramente en el diseño, y las especificaciones de diseño actuales del recipiente a presión tienen requisitos para esto.
Para los recipientes a presión soldados, existe una gran tensión residual en el área de soldadura y los efectos adversos de la tensión residual. Sólo bajo ciertas condiciones se manifiestan. Cuando la tensión residual se combina con el hidrógeno en la soldadura, promoverá el endurecimiento de la zona afectada por el calor, lo que resultará en la aparición de grietas en frío y grietas retardadas.
Cuando la tensión estática que permanece en la soldadura o la tensión dinámica durante la operación de carga se combina con el efecto corrosivo del medio, puede causar corrosión por grietas, lo que se denomina corrosión por tensión. La tensión residual de la soldadura y el endurecimiento del material base causado por la soldadura son factores importantes en la generación de grietas por corrosión bajo tensión.
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Los resultados de la investigación muestran que el principal efecto de la deformación y la tensión residual sobre los materiales metálicos es transformar el metal de una corrosión uniforme a una corrosión local, es decir, a una corrosión intergranular o transgranular. Por supuesto, tanto el agrietamiento por corrosión del metal como la corrosión intergranular ocurren en medios con ciertas características para el metal. En presencia de tensión residual, la naturaleza del daño por corrosión puede cambiar dependiendo de la composición, concentración y temperatura del medio corrosivo, así como de las diferencias en la composición, organización, estado de la superficie, estado de tensión, etc. del material base. y la zona de soldadura.
La necesidad de un tratamiento térmico posterior a la soldadura de los recipientes a presión soldados debe determinarse mediante una consideración exhaustiva del propósito, el tamaño (especialmente el espesor de la pared), el rendimiento de los materiales utilizados y las condiciones de trabajo del recipiente. Se debe considerar el tratamiento térmico posterior a la soldadura en cualquiera de las siguientes situaciones:
1. Condiciones de operación duras, como recipientes de paredes gruesas con riesgo de fractura frágil a bajas temperaturas y recipientes que soportan grandes cargas y cargas alternas.
2. Recipientes a presión soldados con un espesor superior a un determinado límite. Incluyendo calderas, recipientes a presión petroquímicos, etc., que cuentan con normativas y especificaciones especiales.
3. Recipientes a presión con alta estabilidad dimensional.
4. Recipientes fabricados en acero con alta tendencia a endurecerse.
5. Recipientes a presión con riesgo de fisuración por corrosión bajo tensión.
6. Otros recipientes a presión especificados por reglamentos, especificaciones y planos especiales.
En los recipientes a presión soldados de acero, la tensión residual que alcanza el límite elástico se forma en el área cercana a la soldadura. La generación de esta tensión está relacionada con la transformación de la estructura mezclada con austenita. Muchos investigadores señalan que para eliminar la tensión residual después de la soldadura, el templado a 650 grados puede tener un buen efecto en los recipientes a presión soldados de acero.
Al mismo tiempo, se cree que si no se realiza un tratamiento térmico adecuado después de la soldadura, nunca se obtendrán uniones soldadas resistentes a la corrosión.
En general, se cree que el tratamiento térmico para aliviar tensiones es un proceso en el que la pieza soldada se calienta a 500-650 grados y luego se enfría lentamente. La reducción de la tensión es causada por la fluencia a alta temperatura, que comienza a partir de 450 grados en acero al carbono y 550 grados en acero que contiene molibdeno.
Cuanto mayor sea la temperatura, más fácil será eliminar el estrés. Sin embargo, una vez que se excede la temperatura de templado original del acero, se reducirá la resistencia del acero. Por tanto, el tratamiento térmico para aliviar el estrés debe dominar los dos elementos de temperatura y tiempo, y ninguno de los dos es indispensable.
Sin embargo, en la tensión interna de la soldadura, la tensión de tracción y la tensión de compresión siempre van acompañadas, y la tensión y la deformación elástica existen al mismo tiempo. Cuando la temperatura del acero aumenta, el límite elástico disminuye y la deformación elástica original se convertirá en deformación plástica, que es relajación de tensiones.
Cuanto mayor sea la temperatura de calentamiento, más completa se eliminará la tensión interna. Sin embargo, cuando la temperatura es demasiado alta, la superficie del acero se oxidará gravemente. Además, para la temperatura PWHT del acero templado y revenido, el principio no debe exceder la temperatura de revenido original del acero, que generalmente es aproximadamente 30 grados más baja que la temperatura de revenido original del acero; de lo contrario, el material perderá el temple y efecto de templado, y se reducirá la resistencia y la tenacidad a la fractura. A este punto se debe prestar especial atención a los trabajadores de tratamientos térmicos.
Cuanto mayor sea la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura para eliminar la tensión interna, mayor será el grado de reblandecimiento del acero. Normalmente, la tensión interna se puede eliminar calentando hasta la temperatura de recristalización del acero. La temperatura de recristalización está estrechamente relacionada con la temperatura de fusión. Generalmente, la temperatura de recristalización K = 0,4X la temperatura de fusión (K). Cuanto más cercana esté la temperatura del tratamiento térmico a la temperatura de recristalización, más eficaz será para eliminar la tensión residual.
04 Consideración del efecto integral de PWHT
El tratamiento térmico posterior a la soldadura no es absolutamente beneficioso. En términos generales, el tratamiento térmico posterior a la soldadura favorece el alivio de la tensión residual y solo se lleva a cabo cuando existen requisitos estrictos para la corrosión por tensión. Sin embargo, la prueba de tenacidad al impacto de las muestras mostró que el tratamiento térmico posterior a la soldadura no conducía a mejorar la tenacidad del metal depositado y la zona afectada por el calor, y algunas veces puede ocurrir agrietamiento intergranular dentro del rango de engrosamiento del grano de la zona afectada por el calor. zona.
Además, PWHT se basa en la reducción de la resistencia del material a altas temperaturas para eliminar la tensión. Por tanto, durante PWHT, la estructura puede perder rigidez. Para estructuras que adoptan PWHT total o parcial, se debe considerar la capacidad de soporte de la soldadura a altas temperaturas antes del tratamiento térmico.
Por lo tanto, al considerar si se debe realizar un tratamiento térmico posterior a la soldadura, se deben comparar exhaustivamente las ventajas y desventajas del tratamiento térmico. Desde la perspectiva del desempeño estructural, hay un lado que mejora el desempeño y un lado que lo reduce. Se debe emitir un juicio razonable basado en el trabajo básico de considerar ambos aspectos de manera integral.
Hora de publicación: 04-sep-2024
