A tensão residual da soldagem é causada pela distribuição desigual da temperatura das soldas causada pela soldagem, expansão térmica e contração do metal de solda, etc., portanto, a tensão residual será inevitavelmente gerada durante a construção da soldagem. O método mais comum para eliminar tensões residuais é o revenido em alta temperatura, ou seja, a solda é colocada em um forno de tratamento térmico e aquecida a uma determinada temperatura e mantida aquecida por um determinado período de tempo. O limite de escoamento do material é reduzido em alta temperatura, de modo que o fluxo plástico ocorre em locais com alta tensão interna, a deformação elástica diminui gradualmente e a deformação plástica aumenta gradualmente para reduzir a tensão.
01 Escolha do método de tratamento térmico
O efeito do tratamento térmico pós-soldagem na resistência à tração e no limite de fluência do metal está relacionado à temperatura e ao tempo de retenção do tratamento térmico. O efeito do tratamento térmico pós-soldagem na tenacidade ao impacto do metal de solda varia com os diferentes tipos de aço. O tratamento térmico pós-soldagem geralmente usa revenido único de alta temperatura ou normalização mais revenido de alta temperatura. O tratamento térmico de normalização e revenimento de alta temperatura é usado para soldas de soldagem a gás. Isso ocorre porque os grãos das soldas a gás e das zonas afetadas pelo calor são grossos e precisam ser refinados, portanto, é utilizado o tratamento de normalização. No entanto, a normalização única não pode eliminar a tensão residual, portanto, é necessário revenido em alta temperatura para eliminar a tensão. O revenido único de média temperatura é adequado apenas para soldagem de montagem de grandes recipientes comuns de aço de baixo carbono montados no local, e seu objetivo é obter a eliminação parcial da tensão residual e da desidrogenação. Na maioria dos casos, é usado um único revenido de alta temperatura. O aquecimento e o resfriamento do tratamento térmico não devem ser muito rápidos e as paredes internas e externas devem ser uniformes.
02 Métodos de tratamento térmico utilizados em vasos de pressão
Existem dois tipos de métodos de tratamento térmico utilizados em vasos de pressão: um é o tratamento térmico para melhorar as propriedades mecânicas; o outro é o tratamento térmico pós-soldagem (PWHT). Em um sentido amplo, o tratamento térmico pós-soldagem é o tratamento térmico da área de soldagem ou dos componentes soldados após a soldagem da peça. Os conteúdos específicos incluem recozimento de alívio de tensão, recozimento completo, solução, normalização, normalização e revenido, revenido, alívio de tensão de baixa temperatura, tratamento térmico de precipitação, etc. Em um sentido estrito, o tratamento térmico pós-solda refere-se apenas ao recozimento de alívio de tensão, isto é, a fim de melhorar o desempenho da área de soldagem e eliminar efeitos prejudiciais, como tensão residual de soldagem, a área de soldagem e as peças relacionadas são aquecidas de maneira uniforme e completa abaixo do ponto 2 de temperatura de transformação da fase metálica e, em seguida, resfriadas uniformemente. Em muitos casos, o tratamento térmico pós-soldagem discutido é essencialmente um tratamento térmico de alívio de tensões pós-soldagem.
03Finalidade do tratamento térmico pós-soldagem
1. Relaxe a tensão residual da soldagem.
2. Estabilize a forma e o tamanho da estrutura e reduza a distorção.
3. Melhorar o desempenho do material base e das juntas soldadas, incluindo: a. Melhore a plasticidade do metal de solda. b. Reduza a dureza da zona afetada pelo calor. c. Melhore a resistência à fratura. d. Melhorar a resistência à fadiga. e. Restaure ou melhore o limite de escoamento reduzido durante a conformação a frio.
4. Melhore a capacidade de resistir à corrosão sob tensão.
5. Liberar ainda mais gases nocivos no metal de solda, especialmente hidrogênio, para evitar a ocorrência de trincas retardadas.
04Julgamento da necessidade do PWHT
Se o vaso de pressão precisa de tratamento térmico pós-soldagem deve ser claramente especificado no projeto, e as especificações atuais do projeto do vaso de pressão têm requisitos para isso.
Para vasos de pressão soldados, existe uma grande tensão residual na área de soldagem e os efeitos adversos da tensão residual. Somente sob certas condições eles se manifestam. Quando a tensão residual se combina com o hidrogênio na solda, promoverá o endurecimento da zona afetada pelo calor, resultando na ocorrência de trincas a frio e trincas retardadas.
Quando a tensão estática remanescente na solda ou a tensão dinâmica durante a operação de carga é combinada com o efeito corrosivo do meio, pode causar corrosão por fissura, que é chamada de corrosão sob tensão. A tensão residual da soldagem e o endurecimento do material de base causado pela soldagem são fatores importantes na geração de trincas por corrosão sob tensão.
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Os resultados da pesquisa mostram que o principal efeito da deformação e da tensão residual nos materiais metálicos é transformar o metal de corrosão uniforme em corrosão local, ou seja, em corrosão intergranular ou transgranular. É claro que a fissuração por corrosão do metal e a corrosão intergranular ocorrem em meios com certas características do metal. Na presença de tensão residual, a natureza do dano por corrosão pode mudar dependendo da composição, concentração e temperatura do meio corrosivo, bem como das diferenças na composição, organização, estado superficial, estado de tensão, etc. e a zona de solda.
Se os vasos de pressão soldados precisam de tratamento térmico pós-soldagem deve ser determinado pela consideração abrangente da finalidade, tamanho (especialmente a espessura da parede), desempenho dos materiais utilizados e condições de trabalho do vaso. O tratamento térmico pós-soldagem deve ser considerado em qualquer uma das seguintes situações:
1. Condições operacionais adversas, como vasos de paredes espessas com risco de fratura frágil em baixas temperaturas e vasos que suportam grandes cargas e cargas alternadas.
2. Vasos de pressão soldados com espessura superior a um determinado limite. Inclui caldeiras, vasos de pressão petroquímicos, etc., que possuem regulamentações e especificações especiais.
3. Vasos de pressão com alta estabilidade dimensional.
4. Recipientes de aço com alta tendência ao endurecimento.
5. Vasos de pressão com risco de fissuração por corrosão sob tensão.
6. Outros vasos de pressão especificados por regulamentos, especificações e desenhos especiais.
Em vasos de pressão soldados em aço, a tensão residual que atinge o ponto de escoamento é formada na área próxima à solda. A geração desta tensão está relacionada com a transformação da estrutura misturada com austenita. Muitos pesquisadores apontam que, para eliminar a tensão residual após a soldagem, o revenido a 650 graus pode ter um bom efeito em vasos de pressão soldados em aço.
Ao mesmo tempo, acredita-se que se o tratamento térmico adequado não for realizado após a soldagem, nunca serão obtidas juntas soldadas resistentes à corrosão.
Geralmente, acredita-se que o tratamento térmico para alívio de tensões é um processo no qual a peça soldada é aquecida a 500-650 graus e depois resfriada lentamente. A redução do estresse é causada pela fluência em alta temperatura, que começa em 450 graus no aço carbono e 550 graus no aço contendo molibdênio.
Quanto mais alta a temperatura, mais fácil é eliminar o estresse. No entanto, uma vez excedida a temperatura original de revenido do aço, a resistência do aço será reduzida. Portanto, o tratamento térmico para alívio de tensões deve dominar os dois elementos de temperatura e tempo, e nenhum deles é indispensável.
Porém, na tensão interna da soldagem, a tensão de tração e a tensão de compressão estão sempre acompanhadas, e a tensão e a deformação elástica existem ao mesmo tempo. Quando a temperatura do aço aumenta, a resistência ao escoamento diminui e a deformação elástica original se tornará deformação plástica, que é o relaxamento de tensão.
Quanto maior a temperatura de aquecimento, mais completa será a eliminação do estresse interno. No entanto, quando a temperatura é muito alta, a superfície do aço ficará severamente oxidada. Além disso, para a temperatura PWHT do aço temperado e revenido, o princípio não deve exceder a temperatura de revenido original do aço, que geralmente é cerca de 30 graus menor que a temperatura de revenido original do aço, caso contrário o material perderá a têmpera e efeito de têmpera, e a resistência e a tenacidade à fratura serão reduzidas. Este ponto deve receber atenção especial aos trabalhadores do tratamento térmico.
Quanto maior a temperatura do tratamento térmico pós-soldagem para eliminação de tensões internas, maior será o grau de amolecimento do aço. Normalmente, a tensão interna pode ser eliminada aquecendo até a temperatura de recristalização do aço. A temperatura de recristalização está intimamente relacionada com a temperatura de fusão. Geralmente, a temperatura de recristalização K = 0,4X temperatura de fusão (K). Quanto mais próxima a temperatura do tratamento térmico estiver da temperatura de recristalização, mais eficaz será na eliminação da tensão residual.
04 Consideração do efeito abrangente do PWHT
O tratamento térmico pós-soldagem não é absolutamente benéfico. De modo geral, o tratamento térmico pós-soldagem contribui para o alívio da tensão residual e só é realizado quando há requisitos rigorosos para corrosão sob tensão. No entanto, o teste de resistência ao impacto das amostras mostrou que o tratamento térmico pós-soldagem não foi propício para melhorar a tenacidade do metal depositado e da zona afetada pelo calor, e às vezes podem ocorrer fissuras intergranulares dentro da faixa de engrossamento do grão da zona afetada pelo calor. zona.
Além disso, o PWHT depende da redução da resistência do material a altas temperaturas para eliminar o estresse. Portanto, durante o PWHT, a estrutura pode perder rigidez. Para estruturas que adotam PWHT total ou parcial, a capacidade de suporte da soldagem em altas temperaturas deve ser considerada antes do tratamento térmico.
Portanto, ao considerar a realização do tratamento térmico pós-soldagem, as vantagens e desvantagens do tratamento térmico devem ser comparadas de forma abrangente. Do ponto de vista do desempenho estrutural, existe um lado que melhora o desempenho e um lado que reduz o desempenho. Um julgamento razoável deve ser feito com base no trabalho básico de considerar ambos os aspectos de forma abrangente.
Horário da postagem: 04/09/2024
