PWHT cho Thép Cr-Mo: Xử Lý Nhiệt Sau Hàn cho Các Chế Tạo A387 và Lớp P91

Vì sao mối hàn Cr-Mo cần nó

Hàn thép crom-molypden để lại ba vấn đề: vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) cứng, nhạy cảm với nứt, ứng suất dư cao bị khóa lại bởi chu trình nhiệt của mối hàn, và — đối với các mác chống creep — một vi tổ chức chưa phải là tổ chức mà thiết kế giả định. Xử lý nhiệt sau hàn (PWHT) giải quyết cả ba cùng lúc:

• Nó ram HAZ cứng và kim loại mối hàn, phục hồi độ dẻo và độ dai.
• Nó giải phóng ứng suất dư bằng thư giãn creep ở nhiệt độ, cải thiện tính ổn định kích thước và khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất và mỏi.
• Trong các mác chống creep, nó hoàn thiện tổ chức martensit đã ram như dự định.

Các quy phạm xây dựng (ASME Section VIII và các quy phạm đường ống, với các quy tắc vật liệu trong Section II) bắt buộc PWHT đối với hầu hết công việc chịu áp lực Cr-Mo trên các ngưỡng chiều dày xác định — đó là yêu cầu của quy phạm, không phải sở thích của xưởng.

Khoảng nhiệt độ và logic giữ nhiệt

PWHT là xử lý dưới nhiệt độ tới hạn: nhiệt độ phải ram và khử ứng suất hiệu quả trong khi vẫn ở an toàn dưới nhiệt độ tới hạn dưới (Ac1), để không có gì austenit hóa lại. Các khoảng được sử dụng rộng rãi xấp xỉ như sau:

Họ mác	Vùng PWHT điển hình (tham khảo)
1.25Cr-0.5Mo (lớp A387 Gr.11)	khoảng 620–680 °C
2.25Cr-1Mo (lớp A387 Gr.22)	khoảng 680–730 °C
9Cr-1Mo-V (P91 / A387 Gr.91)	khoảng 730–770 °C, kiểm soát chặt chẽ

Thời gian giữ tăng theo chiều dày — các bảng quy phạm thể hiện nó dưới dạng thời gian tối thiểu trên một đơn vị chiều dày, với các giá trị tối thiểu tuyệt đối cho vật liệu mỏng. Logic là đồng đều hóa cộng thư giãn: tiết diện dày nhất phải đạt nhiệt độ trên toàn bộ và ngồi đủ lâu để ứng suất creep đi. Tốc độ nung nóng và làm nguội trên các nhiệt độ nhất định cũng bị giới hạn bởi quy phạm để kiểm soát gradient nhiệt trong các bồn nặng, và các cặp nhiệt điện trên chi tiết — không phải đồng hồ lò — là hồ sơ có giá trị.

Mác 91: trường hợp nghiêm ngặt

Độ bền creep của P91 đến từ một martensit được ram cẩn thận với các kết tủa mịn, và cửa sổ PWHT của nó tương ứng hẹp. Quá thấp hoặc quá ngắn, và HAZ vẫn cứng và ram chưa đủ; quá cao, và xử lý ram quá mức (hoặc, trường hợp xấu nhất, austenit hóa lại cục bộ, tạo thành martensit mới chưa ram khi làm nguội) và độ bền creep bị hư hỏng vĩnh viễn. Đối với mác 91, độ chính xác đo nhiệt độ, kiểm soát giữ nhiệt và PWHT trước bất kỳ thử thủy lực hoặc tiếp xúc dịch vụ nào được coi là các bước chất lượng quan trọng, và khảo sát độ cứng sau PWHT là kiểm chứng tiêu chuẩn.

PWHT cục bộ và các lưu ý thực tế

Các bồn lớn thường được xử lý nhiệt cục bộ quanh một đường hàn thay vì xử lý toàn bộ trong lò. Chiều rộng dải được nung nóng, cách nhiệt và kiểm soát gradient sau đó trở thành các biến số chất lượng — một PWHT cục bộ được kiểm soát kém có thể làm cong vỏ hoặc để lại mô hình ứng suất tệ hơn một chu trình lò có năng lực. Việc gián đoạn một chu trình giữa lúc giữ, và sửa chữa sau PWHT (thường yêu cầu lặp lại nó), được xử lý bằng các quy trình bằng văn bản vì một lý do: trên thiết bị Cr-Mo, lịch sử xử lý nhiệt là một phần của tính toàn vẹn được ghi chép của biên chịu áp lực.