PWHT pro Cr-Mo oceli: tepelné zpracování po svařování u výrobků třídy A387 a P91

Proč to Cr-Mo svary potřebují

Svařování chrom-molybdenových ocelí zanechává tři problémy: tvrdou, na praskání citlivou tepelně ovlivněnou oblast (HAZ), vysoká zbytková pnutí uzamčená tepelným cyklem svaru a — u jakostí odolných proti tečení — mikrostrukturu, která ještě není tou, kterou návrh předpokládá. Tepelné zpracování po svařování (PWHT) řeší všechny tři najednou:

• Popouští tvrdou tepelně ovlivněnou oblast a svarový kov a obnovuje tažnost a houževnatost.
• Odstraňuje zbytkové pnutí relaxací tečením při teplotě, čímž zlepšuje rozměrovou stabilitu a odolnost proti koroznímu praskání pod napětím a únavovému praskání.
• U jakostí pro tečení dokončuje zamýšlenou strukturu popuštěného martenzitu.

Stavební předpisy (ASME Section VIII a předpisy pro potrubí, s materiálovými pravidly v Section II) činí PWHT povinným pro většinu tlakových prací z Cr-Mo ocelí nad definovanými prahy tloušťky — je to požadavek předpisu, nikoli preference dílny.

Teplotní rozsahy a logika výdrže

PWHT je subkritické zpracování: teplota musí účinně popouštět a odstraňovat pnutí a přitom zůstat bezpečně pod dolní kritickou teplotou (Ac1), aby se nic znovu neaustenitizovalo. Široce používané rozsahy jsou přibližně:

Skupina jakostí	Typická oblast PWHT (orientační)
1.25Cr-0.5Mo (třída A387 Gr.11)	asi 620–680 °C
2.25Cr-1Mo (třída A387 Gr.22)	asi 680–730 °C
9Cr-1Mo-V (P91 / A387 Gr.91)	asi 730–770 °C, přísně kontrolováno

Doba výdrže se škáluje s tloušťkou — tabulky předpisů ji vyjadřují jako minimální čas na jednotku tloušťky, s absolutními minimy pro tenký materiál. Logikou je vyrovnání plus relaxace: nejsilnější průřez musí dosáhnout teploty v celém objemu a setrvat dostatečně dlouho, aby pnutí odtekla tečením. Rychlosti ohřevu a ochlazování nad určitými teplotami jsou předpisem rovněž omezeny, aby se kontrolovaly teplotní gradienty v těžkých nádobách, a záznamem, který se počítá, jsou termočlánky na dílu — nikoli číselník pece.

Jakost 91: přísný případ

Odolnost P91 proti tečení pochází z pečlivě popuštěného martenzitu s jemnými precipitáty a její okno PWHT je odpovídajícím způsobem úzké. Příliš nízké nebo příliš krátké a tepelně ovlivněná oblast zůstane tvrdá a nedostatečně popuštěná; příliš vysoké a zpracování přepopustí (nebo, v nejhorším případě, lokálně znovu austenitizuje, čímž při ochlazování vznikne čerstvý nepopuštěný martenzit) a odolnost proti tečení je trvale poškozena. U jakosti 91 se přesnost měření teploty, řízení výdrže a PWHT před jakoukoli tlakovou zkouškou vodou nebo vystavením provozu považují za kritické kroky kvality a kontroly tvrdosti po PWHT jsou standardním ověřením.

Místní PWHT a praktická upozornění

Velké nádoby se často tepelně zpracovávají místně kolem svarového švu, místo aby se zpracovávaly v peci jako celek. Šířka ohřívaného pásu, izolace a řízení gradientu se pak stávají proměnnými kvality — špatně řízené místní PWHT může ohnout plášť nebo zanechat rozložení pnutí horší než kompetentní cyklus v peci. Přerušení cyklu uprostřed výdrže a opravy po PWHT (které obecně vyžadují jeho opakování) se řeší písemnými postupy z dobrého důvodu: u zařízení z Cr-Mo ocelí je historie tepelného zpracování součástí dokumentované integrity tlakové hranice.