Cr-Mo Çelikleri için PWHT: A387 ve P91 Sınıfı İmalatlarda Kaynak Sonrası Isıl İşlem

Kaynak sonrası ısıl işlem, Cr-Mo basınç ekipmanında kaynağın bir parçasıdır, sonradan akla gelen bir düşünce değildir. Bu kılavuz PWHT'nin ne başardığını, standart aralıkların arkasındaki bekletme mantığını ve kalite 91'in kuralları nasıl değiştirdiğini açıklar.

Cr-Mo kaynakları neden buna ihtiyaç duyar

Krom-molibden çeliklerinin kaynağı geride üç sorun bırakır: sert, çatlamaya duyarlı bir ısıdan etkilenen bölge (HAZ), kaynağın ısıl çevrimiyle kilitlenmiş yüksek artık gerilimler ve — sürünme dirençli kaliteler için — henüz tasarımın varsaydığı mikro yapı olmayan bir yapı. Kaynak sonrası ısıl işlem (PWHT) üçünü de aynı anda ele alır:

Sert HAZ ve kaynak metalini temperler, sünekliği ve tokluğu geri kazandırır.
Sıcaklıkta sürünme gevşemesiyle artık gerilimi giderir, boyutsal kararlılığı ve gerilim korozyonu ile yorulma çatlamasına direnci iyileştirir.
Sürünme kalitelerinde amaçlanan temperlenmiş martenzit yapısını tamamlar.

Yapım kodları (ASME Section VIII ve boru kodları, Section II'deki malzeme kuralları ile) tanımlanan kalınlık eşiklerinin üzerindeki çoğu Cr-Mo basınç işi için PWHT'yi zorunlu kılar — bu bir kod gerekliliğidir, atölye tercihi değildir.

Sıcaklık aralıkları ve bekletme mantığı

PWHT kritik altı bir işlemdir: sıcaklık etkili şekilde temperlemeli ve gerilim gidermeli, aynı zamanda alt kritik sıcaklığın (Ac1) güvenli şekilde altında kalmalıdır, böylece hiçbir şey yeniden östenitleşmez. Yaygın olarak kullanılan aralıklar yaklaşık olarak şöyledir:

Kalite ailesi	Tipik PWHT bölgesi (gösterge niteliğinde)
1.25Cr-0.5Mo (A387 Gr.11 sınıfı)	yaklaşık 620–680 °C
2.25Cr-1Mo (A387 Gr.22 sınıfı)	yaklaşık 680–730 °C
9Cr-1Mo-V (P91 / A387 Gr.91)	yaklaşık 730–770 °C, sıkı kontrollü

Bekletme süresi kalınlıkla ölçeklenir — kod tabloları bunu birim kalınlık başına minimum süre olarak, ince malzeme için mutlak minimumlarla ifade eder. Mantık dengeleme artı gevşemedir: en kalın kesit boydan boya sıcaklığa ulaşmalı ve gerilimlerin sürünerek uzaklaşması için yeterince uzun süre beklemelidir. Belirli sıcaklıkların üzerinde ısıtma ve soğutma hızları da ağır kaplarda ısıl gradyanları kontrol etmek için kod ile sınırlandırılır ve parça üzerindeki — fırın kadranı değil — termokupllar geçerli kayıttır.

Kalite 91: sıkı durum

P91'in sürünme mukavemeti dikkatle temperlenmiş bir martenzitten ve ince çökeltilerden gelir ve PWHT penceresi buna uygun şekilde dardır. Çok düşük veya çok kısa olursa HAZ sert ve yetersiz temperlenmiş kalır; çok yüksek olursa işlem aşırı temperler (veya en kötü durumda yerel olarak yeniden östenitleştirir, soğumada taze temperlenmemiş martenzit oluşturur) ve sürünme mukavemeti kalıcı olarak hasar görür. Kalite 91 için sıcaklık ölçüm doğruluğu, bekletme kontrolü ve herhangi bir hidrotest veya servis maruziyetinden önce PWHT, kritik kalite adımları olarak ele alınır ve PWHT sonrası sertlik taramaları standart doğrulamadır.

Yerel PWHT ve pratik uyarılar

Büyük kaplar genellikle bütün olarak fırında işlem görmek yerine bir kaynak dikişi etrafında yerel olarak ısıl işleme tabi tutulur. Isıtılan bant genişliği, yalıtım ve gradyan kontrolü o zaman kalite değişkenleri haline gelir — kötü kontrol edilen yerel bir PWHT kabuğu bükebilir veya gerilim desenini yetkin bir fırın çevriminden daha kötü bırakabilir. Bir çevrimin bekletme ortasında kesintiye uğraması ve PWHT sonrası onarımlar (genellikle tekrarlanmasını gerektirir) yazılı prosedürlerle ele alınır, bunun bir nedeni vardır: Cr-Mo ekipmanında ısıl işlem geçmişi basınç sınırının belgelenmiş bütünlüğünün bir parçasıdır.