PWHT สำหรับเหล็ก Cr-Mo: การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมของงานประกอบเกรด A387 และระดับ P91

เหตุใดรอยเชื่อม Cr-Mo จึงต้องการมัน

การเชื่อมเหล็กโครเมียม-โมลิบดีนัมทิ้งปัญหาสามประการไว้เบื้องหลัง: บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ที่แข็งและไวต่อการแตกร้าว ความเค้นตกค้างสูงที่ถูกล็อกไว้โดยวงจรความร้อนของรอยเชื่อม และ — สำหรับเกรดทนการคืบ — โครงสร้างจุลภาคที่ยังไม่ใช่โครงสร้างที่การออกแบบสันนิษฐานไว้ การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม (PWHT) จัดการทั้งสามอย่างพร้อมกัน:

• มัน อบคืนตัว HAZ ที่แข็งและโลหะเชื่อม คืนความยืดหยุ่นและความเหนียว
• มัน คลายความเค้นตกค้าง โดยการผ่อนคลายแบบคืบที่อุณหภูมิ ช่วยปรับปรุงเสถียรภาพด้านขนาดและความทนต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนภายใต้ความเค้นและความล้า
• ในเกรดทนการคืบ มันทำให้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่ผ่านการอบคืนตัวตามที่ตั้งใจไว้สมบูรณ์

ข้อกำหนดการก่อสร้าง (ASME Section VIII และข้อกำหนดท่อ โดยมีกฎของวัสดุใน Section II) ทำให้ PWHT เป็นข้อบังคับสำหรับงานรับความดัน Cr-Mo ส่วนใหญ่ที่เกินเกณฑ์ความหนาที่กำหนด — มันเป็นข้อกำหนดของ code ไม่ใช่ความชอบของโรงงาน

ช่วงอุณหภูมิและตรรกะการคงอุณหภูมิ

PWHT เป็นการอบชุบต่ำกว่าจุดวิกฤต: อุณหภูมิต้องอบคืนตัวและคลายความเค้นได้อย่างมีประสิทธิผล ขณะที่ยังคงต่ำกว่าอุณหภูมิจุดวิกฤตล่าง (Ac1) อย่างปลอดภัย เพื่อไม่ให้เกิดออสเทนไนต์ขึ้นใหม่ ช่วงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมีค่าประมาณ:

ตระกูลเกรด	ช่วง PWHT โดยทั่วไป (โดยชี้แนะ)
1.25Cr-0.5Mo (ระดับ A387 Gr.11)	ประมาณ 620–680 °C
2.25Cr-1Mo (ระดับ A387 Gr.22)	ประมาณ 680–730 °C
9Cr-1Mo-V (P91 / A387 Gr.91)	ประมาณ 730–770 °C ควบคุมอย่างเข้มงวด

เวลาคงอุณหภูมิแปรตามความหนา — ตารางของ code แสดงเป็นเวลาขั้นต่ำต่อหน่วยความหนา โดยมีค่าขั้นต่ำสัมบูรณ์สำหรับวัสดุบาง ตรรกะคือการปรับให้สม่ำเสมอและการผ่อนคลาย: หน้าตัดที่หนาที่สุดต้องถึงอุณหภูมิทั่วทั้งชิ้นและคงไว้นานพอให้ความเค้นคืบหายไป อัตราการให้ความร้อนและการทำให้เย็นเหนืออุณหภูมิบางค่าก็ถูกจำกัดโดย code เช่นกัน เพื่อควบคุมการไล่ระดับอุณหภูมิในภาชนะหนัก และเทอร์โมคัปเปิลที่ติดบนชิ้นงาน — ไม่ใช่หน้าปัดของเตา — คือบันทึกที่มีความสำคัญ

เกรด 91: กรณีที่เข้มงวด

ความแข็งแรงทนการคืบของ P91 มาจากมาร์เทนไซต์ที่ผ่านการอบคืนตัวอย่างระมัดระวังพร้อมตะกอนละเอียด และช่วง PWHT ของมันจึงแคบตามไปด้วย ต่ำเกินไปหรือสั้นเกินไป HAZ จะยังคงแข็งและอบคืนตัวไม่เพียงพอ สูงเกินไป การอบชุบจะอบคืนตัวมากเกินไป (หรือในกรณีที่แย่ที่สุด เกิดออสเทนไนต์ขึ้นใหม่เฉพาะจุด ก่อให้เกิดมาร์เทนไซต์ใหม่ที่ไม่ผ่านการอบคืนตัวเมื่อเย็นลง) และความแข็งแรงทนการคืบจะเสียหายอย่างถาวร สำหรับเกรด 91 ความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิ การควบคุมการคงไว้ และ PWHT ก่อน การทดสอบด้วยน้ำหรือการสัมผัสการใช้งานใด ๆ จะถูกปฏิบัติเป็นขั้นตอนคุณภาพที่สำคัญ และการสำรวจความแข็งหลัง PWHT เป็นการตรวจสอบมาตรฐาน

PWHT เฉพาะจุดและข้อควรระวังในทางปฏิบัติ

ภาชนะขนาดใหญ่มักได้รับการอบชุบเฉพาะจุดรอบแนวตะเข็บเชื่อมแทนการอบในเตาทั้งใบ ความกว้างของแถบที่ได้รับความร้อน ฉนวน และการควบคุมการไล่ระดับจึงกลายเป็นตัวแปรด้านคุณภาพ — PWHT เฉพาะจุดที่ควบคุมไม่ดีสามารถทำให้เปลือกโก่งหรือทิ้งรูปแบบความเค้นไว้แย่กว่าวงจรเตาที่มีความสามารถ การหยุดชะงักของวงจรกลางคันระหว่างการคงไว้ และการซ่อมแซมหลัง PWHT (ซึ่งโดยทั่วไปต้องการทำ PWHT ซ้ำ) ถูกจัดการด้วยขั้นตอนที่เป็นลายลักษณ์อักษรด้วยเหตุผล: บนอุปกรณ์ Cr-Mo ประวัติการอบชุบด้วยความร้อนเป็นส่วนหนึ่งของความสมบูรณ์ที่มีเอกสารรองรับของขอบเขตความดัน