正确的焊后热处理的力量

简介

”这个容器焊接接头的失效是由于不当造成的PWHT(焊后热处理)应用于船舶制造!“这是一位经验丰富的API检查员在我还是一名年轻工程师时告诉我的。我内心的本能是向探长挑战。他怎么知道几年前飞船制造时发生了什么?幸运的是，我没有对那个讨厌的人说出我的想法。我保持沉默(罕见的事件)，直到我可以做一些阅读和研究!

以下是我在阅读了一些文章后学到的东西。这个“简单”的PWHT过程比我想象的要详细得多。这不像把蛋糕放进烤箱，然后等着蜂鸣器响。事情可能会出错，就像非常聪明的检验员说，PWHT不当会引起故障。

焊接与PWHT的重要性

焊接是将母金属和焊缝金属熔化在一起的过程。让我花点时间详细说明焊接过程中的三个不同组件(如果你还不熟悉):

1. 焊缝金属
2. 贱金属
3. 热影响区(HAZ)，即焊缝与母材之间的狭窄区域。

综上所述，对焊接背后的科学进行简单描述，将使我们更好地了解PWHT的重要性和潜在挑战:

• HAZ的晶粒结构与母材的晶粒结构不同，因为它被加热到刚好低于材料熔点的温度，然后比相邻母材冷却得更快。达到的最高温度、升温时间和冷却速率决定了热影响区晶粒结构。
• 焊缝金属的晶粒结构与HAZ不同，因为它的加热和冷却速度也与HAZ不同，因为它是一种具有非常不同的热和工作历史的“铸件”。对于每一个连续的焊缝，额外的热量被施加到它下面的焊缝上，所以每一次冷却的速度都比较慢。

不幸的是，HAZ内的机械、物理和化学性质并不总是可预测或理想的，并经常引起问题。例如，在碳钢和低允许值钢中，HAZ可以非常硬。因此，这个区域可能是脆弱的，通常屈服于各种损伤机制(碱应力腐蚀开裂，胺应力腐蚀开裂，硫化物应力开裂，应力加速腐蚀和许多更多的机制)。在不锈钢和铝合金中，HAZ的耐腐蚀性比邻近的母材或焊缝金属进一步降低。这可能导致一种称为焊接衰变的现象，其中HAZ迅速腐蚀(即应力加速腐蚀/敏化)。

适当的焊后热处理(PWHT)可以消除或最小化HAZ中固有的这些不良性能的影响。PWHT通过改变焊缝区域的残余应力和微观结构来实现这一点。