Post-Trattament tas-Sħana tal-Weldjatura għall-Azzar Stainless

L-iwweldjar jittrasforma l-istainless steel. Is-sħana intensa tal-ark idub il-metall bażiku u l-wajer tal-mili, u toħloq żona ta 'fużjoni li tkessaħ malajr. Dan iċ-ċiklu termali jħalli warajh stress residwu, bidliet mikrostrutturali, u f'xi każijiet, telf ta 'reżistenza għall-korrużjoni. Post-trattament tas-sħana tal-weldjatura (PWHT) huwa l-applikazzjoni kkontrollata tas-sħana wara l-iwweldjar biex jiġu restawrati l-proprjetajiet, ittaffi l-istress, jew jipprevjenu problemi futuri.

Madankollu, PWHT mhuwiex rimedju universali. Għal ċerti gradi ta 'l-istainless steel, it-trattament tas-sħana wara l-iwweldjar jista' fil-fatt jikkawża aktar ħsara milli ġid. Id-distinzjoni bejn meta PWHT hija essenzjali u meta tkun ta 'ħsara hija waħda mill-aktar deċiżjonijiet konsegwenzjali fil-fabbrikazzjoni tal-istainless steel. Għażla ħażina tista 'twassal għal qsim tal-korrużjoni tal-istress, sensitizzazzjoni, korrużjoni intergranulari, jew xogħol mill-ġdid għali.

Dan l-artikolu jipprovdi gwida ċara, ibbażata fuq l-evidenza-. Kull taqsima ssegwi format ta' 'konklużjoni-l-ewwel': aħna niddikjaraw is-sejba, imbagħad nispjegaw ir-raġunament u niċċitaw sorsi awtorevoli. L-għan huwa li l-inġiniera, it-timijiet tal-akkwist, u l-maniġers tal-kwalità jingħataw referenza li jistgħu jafdaw u jiċċitaw b'kunfidenza.

Azzar Stainless Awstenitiku: PWHT

Azzar li ma jissaddadx awstenitikujirrappreżentaw l-akbar familja ta 'ligi li ma jissaddadx użati fl-industrija. Gradi bħal 304/L, 316/L, 321, u 347 huma ddisinjati biex ikunu jistgħu jiġu ssaldjati mingħajr trattament tas-sħana obbligatorju wara -weldjatura. L-istruttura tal-kristall kubu ċentrat (FCC) tal-wiċċ-tagħhom ma tgħaddix minn trasformazzjoni martensitika waqt it-tkessiħ, li jfisser li r-riskji primarji li PWHT jindirizza fl-azzar tal-karbonju -- ebusija u fraġilità -- sempliċement ma japplikawx.

Il-kodiċi D1.6 tas-Soċjetà Amerikana tal-Iwweldjar (AWS), li jirregola l-iwweldjar strutturali tal-istainless steel, ma jagħtix mandat PWHT għal gradi awstenitiċi taħt kundizzjonijiet ta 'servizz normali. ASME Taqsima IX bl-istess mod ma teħtieġx PWHT bħala kundizzjoni ta 'kwalifika ta' proċedura għal dawn il-materjali.

Dan ma jfissirx li PWHT qatt ma jintuża fuq azzar awstenitiku. F'xenarji speċifiċi - - bħal ambjenti korrużivi severi, riskju ta 'qsim tal-korrużjoni tal-istress (SCC), jew meta kodiċijiet ta' fabbrikazzjoni jitolbuh b'mod espliċitu -- PWHT jista 'jiġi speċifikat. Iżda l-pożizzjoni default, sostnuta minn għexieren ta 'snin ta' esperjenza fuq il-post, hija li dawn il-gradi jaħdmu tajjeb fil-kondizzjoni kif iwweldjati.

Tabella 1: Rekwiżiti PWHT għal Gradi Awstenitiċi Komuni

Sors: AWS D1.6:2017 (Kodiċi tal-Iwweldjar Strutturali -- Azzar li ma jsaddadx); ASME Kodiċi tal-Boiler u Reċipjent tal-Pressjoni Taqsima IX (Edizzjoni 2023); Outokumpu Stainless Steel Handbook, 2020

Sensitizzazzjoni: Trattament tas-Sħana Skorretta

Meta l-istainless steel awstenitiku jinżamm fil-medda tat-temperatura ta 'madwar 500 sa 850 grad Celsius (932 sa 1562 grad Fahrenheit), l-atomi tal-kromju jemigraw mill-matriċi tas-soluzzjoni solida għall-konfini tal-qamħ, fejn jikkombinaw mal-karbonju biex jiffurmaw karburi tal-kromju (Cr23C6). Dan il-proċess jissejjaħ sensitizzazzjoni. Ir-reġjuni tal-konfini tal-qamħ-eżawriti mill-kromju -- l-element stess li jipprovdi lill-istainless steel ir-reżistenza għall-korrużjoni tiegħu. Jekk il-kontenut ta 'kromju jaqa' taħt madwar 12% fil-konfini, l-azzar isir suxxettibbli għall-korrużjoni intergranulari.

PWHT, jekk imwettaq b'mod żbaljat, jista 'deliberatament ipoġġi l-weldjatura f'din iż-żona ta' temperatura perikoluża. Għal gradi standard bħal 304 u 316, trattament tas-sħana ta' ħelsien mill-istress-f'600-700 C jikkawża sensitizzazzjoni severa. Dan huwa preċiżament għaliex PWHT ġeneralment jiġi evitat għal dawn il-gradi sakemm ma jkunx akkumpanjat minn soluzzjoni ttemprar f'1040-1100 C segwit minn tkessiħ rapidu (tifi).

Gradi stabbilizzati (321 bit-titanju, 347 bin-nijobju) u gradi baxxi tal--karbonju (304L, 316L) ġew żviluppati speċifikament biex jirreżistu s-sensitizzazzjoni. L-elementi stabilizzanti preferenzjali jikkombinaw mal-karbonju, u jipprevjenu t-tnaqqis tal-kromju. Gradi ta'-karbonju baxxi jnaqqsu l-karbonju totali disponibbli għall-formazzjoni tal-karbur.

Tabella 2: Twieqi għall-Ipproċessar Termali għal Azzar Stainless Awstenitiku

Sors: Manwal tal-ASM Volum 6A: Fundamenti u Proċessi tal-Iwweldjar (2011); ASTM A240/A240M-24; Outokumpu Stainless Steel Handbook, 2020

Azzar Stainless Martensitic: PWHT

Azzar li ma jissaddadx martensitiku jibbies bil-formazzjoni ta 'martensite waqt it-tkessiħ mit-temperatura awstenizzanti. L-iwweldjar b'mod naturali jipproduċi ċiklu termali li jieħu ż-żona milquta tas-sħana-(HAZ) permezz ta' din it-trasformazzjoni. Ir-riżultat huwa mikrostruttura iebsa u fraġli bi stress residwu għoli. Mingħajr PWHT, il-ġonta wweldjata hija vulnerabbli għall-qsim - xi kultant immedjatament mat-tkessiħ, xi kultant ittardjata fuq sigħat jew jiem (qsim ittardjat).

Il-proċedura PWHT standard għall-azzar li ma jissaddadx martensitiku tinvolvi: (1) tisħin minn qabel qabel l-iwweldjar biex inaqqas ir-rata tat-tkessiħ u tnaqqas id-differenza tal-ebusija, (2) immedjatament twettaq trattament ta 'ittemprar ta' wara -weldjatura f'650-750 C, u (3) f'xi każijiet, ċiklu sħiħ ta 'normalizzazzjoni-u temp. ASME Taqsima VIII u AWS D1.6 t-tnejn jindirizzaw dawn ir-rekwiżiti.

Preċipitazzjoni-gradi martensitiċi li jwebbsu bħal 17-4PH (UNS S17400) u 15-5PH (UNS S15500) isegwu rotta differenti: jirċievu trattament tas-soluzzjoni segwit minn ċiklu ta' tixjiħ f'480-620 C (kundizzjonijiet H900 sa H1150). It-temperatura speċifika tat-tixjiħ tiddetermina l-bilanċ finali saħħa-ebusija.

Tabella 3: Parametri PWHT għall-Azzar li ma jsaddadx tat-twebbis martensitiku u tal-preċipitazzjoni-

Sors: ASME SA-240/SA-240M (2023); AMS 5354 (17-4PH Trattament tas-Sħana); Ktejjeb ta' Speċjalità ASM: Stainless Steels (1994)

Azzar Stainless Duplex: PWHT

L-istainless steel duplex jiksbu s-saħħa tagħhom minn mikrostruttura bilanċjata ta 'madwar 50% austenite u 50% ferrite. L-iwweldjar ifixkel dan il-bilanċ. Il-metall tal-weldjatura u l-HAZ jesperjenzaw ċikli termali mgħaġġla li jbiddlu l-proporzjon tal-fażi - tipikament iżidu l-kontenut tal-ferrite. Jekk il-frazzjoni tal-ferrite taqbeż madwar 70%, il-ġonta ssir suxxettibbli għal toughness mnaqqsa u reżistenza għall-korrużjoni.

Fil-biċċa l-kbira tax-xenarji ta' fabbrikazzjoni, l-użu ta' metalli tal-mili xierqa (over-ligati bin-nikil biex jippromwovu r-riforma tal-awstenite) u l-input tas-sħana kkontrollat ​​iżomm il-bilanċ tal-fażi f'limiti aċċettabbli mingħajr PWHT. Madankollu, meta l-iwweldjar b'ħafna-passaġġ, sezzjonijiet ħoxnin, jew kontroll fqir tal-input tas-sħana jikkawżaw ferrite eċċessiv jew il-formazzjoni ta 'fażijiet intermetalliċi ta' ħsara (sigma, chi), ittemprar ta 'soluzzjoni f'1020-1100 C segwit minn tkessiħ tal-ilma jista' jirrestawra l-mikrostruttura korretta.

Huwa kritiku li ssir distinzjoni bejn l-eżenzjoni tal-istress u l-ittemprar tas-soluzzjoni għall-azzar duplex. Trattament ta' ħelsien mill-istress-f'600-700 C jippreċipita l-fażi sigma u jagħmel ħsara severa kemm lill-proprjetajiet mekkaniċi kif ukoll lir-reżistenza għall-korrużjoni. Ittemprar b'soluzzjoni sħiħa biss 'il fuq mit-temperatura ta' sigma solvus huwa aċċettabbli.

Tabella 4: Parametri PWHT għal Azzar Stainless Duplex

Sors: ASTM A240/A240M-24; NACE MR0175/ISO 15156; Outokumpu Duplex Stainless Steels Handbook (2015); Folji tad-Data SAF 2205 u SAF 2507 (Sandvik)

Ligi tan-nikil: PWHT

Ligi reżistenti għall-korrużjoni-ibbażati fuq nikil maħdum bħal Inconel 625 (UNS N06625),Hastelloy C276 (UNS N10276), u Monel 400 (UNS N04400) jintużaw fl-ambjenti kimiċi, offshore u aerospazjali l-aktar impenjattivi. Dawn il-ligi tas-soluzzjoni solida-ma jibbiesx waqt l-iwweldjar u għalhekk ma jeħtiġux PWHT għal serħan mill-istress jew kontroll tal-ebusija.

Madankollu, preċipitazzjoni-ligi tan-nikil li jwebbsu -- Inconel 718 (UNS N07718), Inconel X{-750 (UNS N07750), u Rene 41 (UNS N07001) -- isegwu regola differenti. Dawn il-ligi jiksbu s-saħħa għolja tagħhom permezz ta 'preċipitazzjoni kkontrollata ta' fażijiet gamma-prime jew gamma-double-prime. Wara l-iwweldjar, jeħtieġu trattament ta 'soluzzjoni segwit minn tixjiħ. Iċ-ċiklu tat-tixjiħ għandu jitwettaq f'temperaturi preċiżi biex tinkiseb is-saħħa fil-mira filwaqt li tinżamm toughness adegwata.

Għal-ligi Hastelloy, tapplika konsiderazzjoni speċjali: xi gradi (C-22, C-276) jistgħu jiżviluppaw ammont żgħir ta 'fażi intermetallika ta' ħsara wara espożizzjoni fit-tul fil-medda 600-900 C. Filwaqt li din mhix strettament kwistjoni PWHT, dan ifisser li kwalunkwe tisħin ta 'wara l-iwweldjar -- anke għall-iffurmar jew l-iddrittar -- għandu jiġi kkontrollat ​​bir-reqqa biex tiġi evitata ħsara metallurġika mhux intenzjonata.

Tabella 5: Rekwiżiti PWHT għal Ligi Komuni tan-Nikil

Sors: ASME SB-443 (Inconel 625); ASME SB-575 (Hastelloy C-276); AMS 5662 (Trattament tas-Sħana Inconel 718); Bullettini Tekniċi tal-Korporazzjoni tal-Metalli Speċjali (2023)

Kodiċi u Referenzi Standard għal PWHT ta' Stainless Steels

Id-deċiżjoni li tapplika jew titħalla barra PWHT mhijiex arbitrarja. Għandu jkun iġġustifikat mill-kodiċi tad-disinn applikabbli, l-ispeċifikazzjoni tal-materjal, u l-kundizzjonijiet tas-servizz. Hawn taħt hawn sommarju tal-kodiċi u l-istandards li jirreferu għalihom l-aktar frekwenti li jindirizzaw il-PWHT għall-istainless steel u l-ligi tan-nikil.

Tabella 7: Kodiċi Ewlenin u Standards li Jindirizzaw PWHT għall-Azzar Stainless

Sors: AWS D1.6:2017; ASME BPVC 2023 Edizzjoni; ASTM Internazzjonali; NACE Internazzjonali; Istitut Amerikan tal-Pitrolju; Kumitat Ewropew għall-Istandardizzazzjoni (CEN)

Konklużjoni

It-trattament tas-sħana ta' wara-weldjatura huwa għodda b'saħħitha meta applikata b'mod korrett u forza distruttiva meta applikata ħażin. L-evidenza hija ċara:

Azzar li ma jissaddadx awstenitiku (304, 316, 321, 347) rarament jeħtieġu PWHT u jistgħu jiġu mħassra minnu jekk it-trattament jaqa 'fil-medda ta' sensitizzazzjoni.

Azzar li ma jissaddadx martensitiċi (410, 420, 431) kważi dejjem jeħtieġu PWHT (ittemprar) biex jipprevjenu falliment fraġli.

Azzar li ma jissaddadx duplex (2205, 2507) jista 'jeħtieġ ittemprar tas-soluzzjoni jekk il-kundizzjonijiet tal-iwweldjar ifixklu l-bilanċ tal-fażi, iżda l-ħelsien mill-istress huwa dejjem ta' ħsara.

Ligi tan-nikilisegwu r-regoli tagħhom stess: gradi ta'-soluzzjoni solida m'għandhomx bżonn PWHT, filwaqt li gradi ta' preċipitazzjoni-ebusija għandhom ikunu maturati.

Il-kodiċi tad-disinn applikabbli (ASME, AWS, NACE, EN) għandu dejjem ikun l-awtorità primarja għad-deċiżjonijiet PWHT.

Għal speċifikazzjonijiet, mistoqsijiet dwar l-akkwist, jew appoġġ tekniku fuq prodotti tal-istainless steel u liga tan-nikil,ikkuntattja lil JN Alloys-- is-sieħeb ta' fiduċja tiegħek f'ligi ta' prestazzjoni għolja.