การคลายความเค้นจากการเชื่อม (SR) หลัง-หรือที่รู้จักในชื่อ-การบำบัดความร้อนหลังการเชื่อม (PWHT) เป็นข้อกำหนดที่ไม่สามารถ-ต่อรองได้สำหรับส่วนประกอบสำคัญหลายอย่างที่ทำจากS460QLและเหล็กชุบแข็งและนิรภัย (Q&T) ที่คล้ายกัน ความจำเป็นนี้เกิดจากความขัดแย้งพื้นฐานระหว่างกระบวนการเชื่อมกับโครงสร้างจุลภาคที่มีความซับซ้อนและมีประสิทธิภาพสูง-ของเหล็ก
ต่อไปนี้คือรายละเอียดเกี่ยวกับสาเหตุ กลไก และผลที่ตามมา
เหตุผลหลัก: เพื่อลดผลกระทบที่สร้างความเสียหายจากการเชื่อมเหล็กของ Q&T
การเชื่อมเป็นวัฏจักรความร้อนเฉพาะจุดที่รุนแรงซึ่งสร้างปัญหาหลักสามประการในโลหะฐาน S460QL ที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อน SR เป็นกระบวนการแก้ไขที่สำคัญ
1. เพื่อขจัดหรือลดความเครียดตกค้างที่เป็นอันตรายอย่างมาก
ปัญหา:ในระหว่างการเชื่อม การให้ความร้อนเฉพาะจุดที่รุนแรงและการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วตามมาจะทำให้เกิดการไล่ระดับของอุณหภูมิที่รุนแรง โลหะเชื่อมและความร้อน-โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) หดตัวเมื่อเย็นลง แต่ถูกยับยั้งโดยโลหะฐานที่เย็นและแข็งที่อยู่โดยรอบ สิ่งนี้จะทำให้เกิดความเค้นตกค้างของแรงดึงที่สูงมาก (มักจะเข้าใกล้หรือถึงจุดแข็งครากของวัสดุ) ในและรอบๆ แนวเชื่อม
อันตราย: ความเค้นที่ถูกล็อก-เหล่านี้จะเพิ่มภาระงานบริการใดๆ ในทางพีชคณิต สิ่งนี้สามารถนำไปสู่:
ความล้มเหลวก่อนกำหนดภายใต้ภาระคงที่ (โดยการลดความสามารถในการรับน้ำหนักที่มีประสิทธิภาพ-)
อายุความเมื่อยล้าลดลงอย่างมาก เนื่องจากความเค้นเฉลี่ยมีแรงดึงสูงอยู่แล้ว-
เพิ่มความไวต่อการกัดกร่อนจากความเครียด (SCC) ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
SR ช่วยได้อย่างไร:ด้วยการให้ความร้อนส่วนประกอบทั้งหมดจนถึงอุณหภูมิโดยทั่วไประหว่าง 550 องศา - 600 องศา (ต่ำกว่าอุณหภูมิการอบคืนตัวเดิมของ S460QL ซึ่งอยู่ที่ ~ 620 องศา ) ความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุจะลดลงชั่วคราว วิธีนี้ช่วยให้สายยืดหยุ่น-ที่ถูกล็อคคลายตัวผ่านการเสียรูปพลาสติกเฉพาะจุด เมื่อการระบายความร้อนช้าลงและควบคุมได้ ส่วนประกอบ-จะถูกกดดันอีกครั้งในสถานะ-ขนาดต่ำที่สม่ำเสมอมากขึ้น
2. เพื่อรักษาโครงสร้างจุลภาคที่เปราะในความร้อน-โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ)
ปัญหา:วงจรความร้อนในการเชื่อมทำให้เกิดการไล่ระดับของโครงสร้างจุลภาคใน HAZ บริเวณที่อยู่ใกล้กับรอยเชื่อมมากที่สุด (HAZ แบบหยาบ-) ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงมาก ส่งผลให้เกรนเติบโต เมื่อเย็นลงอย่างรวดเร็วด้วยแผ่นเย็นที่อยู่รอบๆ โซนนี้สามารถเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ที่แข็งและเปราะหรือเฟสแข็งอื่นๆ ได้ นี่เป็นส่วนที่เปราะบางที่สุด-ของรอยเชื่อม
อันตราย:บริเวณที่เปราะนี้มีความเหนียวต่ำและมีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวเนื่องจากความเย็น (มีไฮโดรเจน-ช่วยหรืออย่างอื่น) เป็นจุดเริ่มต้นหลักของกระดูกหัก
SR ช่วยได้อย่างไร:วงจรความร้อนของ SR ทำหน้าที่เป็นการบำบัดแบบแบ่งเบาบรรเทาทั่วโลก โดยสามารถควบคุมอุณหภูมิมาร์เทนไซต์ที่แข็งและเปราะนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเปลี่ยนให้เป็นมาร์เทนไซต์ที่มีความแข็งและเหนียวมากขึ้น สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงความเหนียวและความเหนียวของ HAZ ทั้งหมดได้อย่างมาก ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อที่อ่อนแอที่สุดในข้อต่อเหล็กเชื่อม Q&T
3. เพื่อกำจัดไฮโดรเจนที่แพร่กระจายได้และป้องกันการแตกร้าวล่าช้า
ปัญหา:แม้ว่าจะใช้วัสดุสิ้นเปลืองไฮโดรเจนต่ำพิเศษ (ULH) - และการอุ่นอย่างเข้มงวด การเชื่อมยังคงสามารถนำอะตอมไฮโดรเจนเข้าไปในโลหะเชื่อมและ HAZ ได้ ไฮโดรเจนนี้สามารถแพร่กระจายและสะสมในพื้นที่ที่มีความเครียดจากไตร-แกนสูง (เช่น HAZ) ซึ่งนำไปสู่การเกิดการแตกร้าวแบบเหนี่ยวนำของไฮโดรเจน (HIC) หรือการแตกร้าวล่าช้า ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้หลายชั่วโมงหรือหลายวันหลังการเชื่อม
อันตราย:สิ่งนี้นำไปสู่ความล้มเหลวที่เปราะและเปราะบางอย่างไม่อาจคาดเดาได้หลังจากที่ส่วนประกอบผ่านการตรวจสอบเบื้องต้นแล้ว
SR ช่วยได้อย่างไร:การให้ความร้อนส่วนประกอบจนถึงอุณหภูมิ SR จะช่วยเร่งอัตราการแพร่ของไฮโดรเจนได้อย่างมาก ด้วยการคงไว้ที่อุณหภูมินี้ตามเวลาที่กำหนด (เช่น 2 ชั่วโมงต่อความหนา 1 นิ้ว) ไฮโดรเจนจะมีเวลาเหลือเฟือในการแพร่กระจายออกจากเหล็กและหลบหนีสู่ชั้นบรรยากาศ วิธีนี้จะช่วย-เติมไฮโดรเจนให้กับส่วนประกอบ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการแตกร้าวล่าช้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ผลที่ตามมาของการละเว้นการคลายความเครียด
ถ้า SR ถูกข้ามไปในการเชื่อม S460QL ส่วนหนา-ที่สำคัญ ส่วนประกอบจะเข้าสู่การบริการด้วย:
มีความเสี่ยงสูงที่จะ-เกิดการแตกหักจากบริการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้การโหลดแบบไดนามิกหรือแรงกระแทก
ความแข็งแรงของความเมื่อยล้าลดลงอย่างมาก ทำให้เกิดการแตกร้าวตั้งแต่เนิ่นๆ
มีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดการแตกตัวของไฮโดรเจนอย่างกะทันหันและล่าช้า
ความไม่เสถียรของขนาดระหว่างการตัดเฉือนหรือการบริการในภายหลัง เนื่องจากความเค้นตกค้างถูกกระจายออกไป
พารามิเตอร์หลักของไซเคิล SR สำหรับ S460QL
กระบวนการ SR ได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำโดยบันทึกคุณสมบัติขั้นตอน (PQR):
อัตราความร้อน:ต้องช้าเพื่อหลีกเลี่ยงความเครียดจากความร้อนใหม่ (เช่น สูงสุด 150 องศา/ชั่วโมง)
อุณหภูมิการแช่:โดยทั่วไป 580 องศา ± 15 องศา *สำคัญมาก: ต้องอยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิการอบคืนตัวเดิมของโลหะฐานอย่างน้อย 25-30 องศา (ประมาณ. 620 องศาสำหรับ S460QL) เพื่อหลีกเลี่ยงการอ่อนตัวและสูญเสียคุณสมบัติทางกลที่ระบุ*
เวลาในการแช่: ขึ้นอยู่กับความหนา (เช่น 2 ชั่วโมงต่อความหนา 25 มม.)
อัตราการทำความเย็น: ต้องควบคุมและชะลอความเร็วภายในเตา (เช่น สูงสุด 200 องศา/ชั่วโมง) ให้เหลืออุณหภูมิประมาณ 300 องศา หลังจากนั้นจึงทำให้อากาศเย็นได้
เมื่อใดที่ SR ถูกพิจารณาว่า "จำเป็นบ่อยครั้ง"
SR ได้รับคำสั่งสำหรับ:
ส่วนที่หนา (โดยทั่วไป > 30-35 มม. ตามมาตรฐาน เช่น EN 1993-1-9 หรือข้อกำหนดของผู้ผลิต)
การเชื่อมที่ซับซ้อนและมีข้อจำกัดสูง (เช่น ข้อต่อ, ทางแยก)
ส่วนประกอบสำหรับการบรรทุกแบบไดนามิก/เมื่อล้า (เครน โครงสร้างนอกชายฝั่ง)
ส่วนประกอบสำหรับการบริการที่อุณหภูมิต่ำ- ซึ่งความเหนียวของวัสดุเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง
ส่วนประกอบต่างๆ ที่จะผ่านการตัดเฉือนอย่างแม่นยำในภายหลัง เพื่อป้องกันการบิดเบี้ยว
สรุปในประโยคเดียว:
การบรรเทาความเครียดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ S460QL เพื่อเปลี่ยนโซนการเชื่อมที่เปราะและเกิดความเครียดซึ่งสร้างขึ้นโดยการเชื่อมกลับเข้าไปในสภาพที่เหนียว เหนียว และมั่นคง ซึ่งตรงกับจุดประสงค์ด้านประสิทธิภาพของเหล็กชุบแข็งและอบคืนตัวแบบเดิม จึงรับประกันความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความปลอดภัย