Varmbehandling á staðnum á sveisi Hastelloy-róra: Af hverju er staðbundin eftirvörmun sjaldan nauðsynleg og hvenær er hún ákveðið nauðsynleg

Varmbehandling á staðnum á sveisi Hastelloy-róra: Af hverju er staðbundin eftirvörmun sjaldan nauðsynleg og hvenær er hún ákveðið nauðsynleg

Ef þú hefur unnið með kolefnissteypurör eða rör úr lágt-legeru steypu veistu að hitabehandling eftir sveiflur (PWHT) er venjuleg – hún lætur af sér innri spennur, myndar harða mikrostyrkt og kvarðar vetnisbrjótun. Þegar þú skiptir yfir á Hastelloy (C‑276, C‑22, B‑3 o.fl.) gætir þú gert ráð fyrir að PWHT sé jafn mikilvæg. Það er ekki svo.

Í raun, staðbundin PWHT á sveiflum í rörum úr Hastelloy á staðnum er sjaldan nauðsynleg – og ef það er gert á rangan hátt getur það í raun skadað mótvægi legeringsins gegn rýmingu. Það eru hins vegar ákveðnar, óvenjulegar aðstæður þar sem PWHT verður nauðsynlegt. Þessi grein útskýrir af hverju Hastelloy yfirleitt sleppir PWHT, hvenær þú ekki getur komist hjá því og hvernig á að framkvæma staðbundna hitameðferð á réttan hátt.

Af hverju þarfnast sveiflar af Hastelloy venjulega ekki PWHT

Ólíkt ferrítískum og martensítískum steélum fer ekkert fasaumbreytingu fyrir sér við kólnun hjá stöðugum lausnarsamsetningum af nikkel, eins og Hastelloy C-276. Þeim vantar ekki hörðunaraðstæður og þeir eru ekki viðkvæmir fyrir rissun vegna vetnis (nema í mjög ákveðnum rýkum aðstæðum). Mikilvægara er þó:

• Engin myndun á martensít – hröð kólnun frá sveiflunum myndar ekki brjótlegra, rissunviðkvæma uppbyggingu.

• Há rekjanleiki beint eftir sveiflun – sveiflumálið og hitasviðið (HAZ) við rétt sveiflaða C-276 hafa lengdunarhlutfall á 20–30%.

• Karbíðsensitísering er ekki það sama – Þó að 300-raða rostfritt stál þurfi hitameðhöndlun til að koma í veg fyrir myndun króm-kolbúna, hefur Hastelloy C‑276 lítið kolefnisinnihald (≤0,01 %) og myndar kolbúna sem eru minna skaðlegir. Sensitíverun (mú-fasian) á efninu gerist við 600–1000°C, en hitameðhöndlun myndi krefjast endurhitunar innan þessa bils – sem er nákvæmlega það sem á að forðast.

Lykilpunktur: Að framkvæma spennulausunarhitameðhöndlun á C‑276 við 500–700°C myndi í raun orsök auka myndun mú-fasians og minnka mótsögu gegn rýmingu. Efnisblandan er hannað til að nota í lausnarglæðuðu eða eins og svegðu ástandi.

Staðfesting samkvæmt reglugerðum á svegðum Hastelloy

• ASME B31.3 (vélræn vöruskipulag) – Tafla 331.1.1 listar efni sem þurfa hitameðhöndlun byggða á þykkt og hópnumúmeri. Hastelloy C‑276 (hópur 45) hefur engin skyldu hitameðhöndlun óháð vegna veggþykktar, nema þá þegar notkunarskilyrði (t.d. dæðileg notkun) eða eigandi krefjast hennar.

• ASME kafla VIII, hluti 1 – Engin skyldug heitbehandling (PWHT) fyrir austenítt og nikkellegeringar (UHA‑34). Ef hins vegar var efnið köldvirkjað í framleiðslu, gæti verið krafist lausnarglóðunar til að endurheimta eiginleika.

Hvenær er heitbehandling (eða lausnarglóðun) í raun nauðsynleg?

Það eru fimm ástandsemisstæður þar sem heitbehandling á sveifluhöggum í Hastelloy-rörum verður nauðsynleg. Athugið að flest þeirra felur fulla lausnarglóðun , ekki einfaldan spennulausunarskref.

1. Alvarleg köldformun (beyging, útvíkkun) án síðari glóðunar

Ef Hastelloy-rör er beygt á köldu í mjög lítinn radíus (áspennu > 10–15 %), gæti köldvirkjaði svæðið haft minni deyfingu og hærri harðleika. Reglugerðir gætu krafist fullrar lausnarglóðunar eftir köldformun.

Dæmi: ASME B31.3, grein 332.2.2, segir að köldformunarspennur yfir 5 % í nikkellegeringum gætu krafist heitbehandlingar til að endurheimta eiginleika. Fyrir Hastelloy: lausnarglóðun við 1120–1180°C með vatnskælingu.

2. Dauðuleg notkun eða alvarleg endurtekningarnotkun

Sumar ákvarðanir eiganda krefjast PWHT fyrir allar saumvirki í ýtryrslum og rörunum, óháð efni, þegar efnið er dæðilegt (t.d. fosgeng, HF). Í þessum tilvikum er markmiðið að fjarlægja allan afgangsþrýstispennu sem gæti haft áhrif á spennusprettuskemmdir (SCC). Þótt Hastelloy sé mjög ástandshæft gegn SCC geta eigendur samt krafist spennusleppunar með PWHT – en þetta er sjaldgæft og ætti að vera sérstaklega staðfest.

3. Saumvirki af mismunandi metali (Hastelloy við kolefnissteypu)

Þegar saumað er Hastelloy við kolefnissteypu með nikkelbyggðum fyllingarmagni (t.d. ERNiCrMo‑4) er hitasviðið við kolefnissteypusíðuna harða og viðkvæmt fyrir vetnisbrot. PWHT á kolefnissteypunni (venjulega 620–650°C) er nauðsynlegt ef þykkt steypunnar fer yfir kóðamörk. Þessi hitastig liggja hins vegar í „hættulegu svæði“ fyrir Hastelloy (myndun mu-fasa). Lausnin: Notað er staðbundin PWHT sem hitar aðeins kolefnisstálhlutanum, þannig að Hastelloy er viðhaldað undir 400°C – erfið en möguleg tækni.

4. Sumir legeringar í Hastelloy-fjölskyldunni – B‑3 og B‑2

Hastelloy B‑3 (UNS N10675) er nikkel-mólýbdénlegering fyrir reducing acids (réttur á sýrur). Hún er meira viðkvæm fyrir myndun koltrefja og millikornagreiningu en C‑276. Fyrir B‑3 mælir framleiðandinn (Haynes International) með lausnarglóðun eftir sveifun til hámarks mótsáttar gegn rýrnun, sérstaklega í ógnvekjandi efnumyndum. Sviðs-PSV (post-weld heat treatment) á B‑3 er sjaldan raunhæf, svo flest sveifun á B‑3 gerist í verkstæðum þar sem full glóðun í ofni er möguleg.

5. Yfirráði staðla eða viðskiptavini

Stundum mun verkfræðingur eða viðskiptavinur setja PWHT fyrir allar hægleitur eða nikkelleitur sveisur út af mikilli varúð. Ef þetta kemur fram í verkefnakeppni þinni verður þú að fylgja því en þú ættir að styðja aftur með tæknilegri rökstuðning. Ef PWHT er óhjákvæmilegt þarf að framkvæma sérhæfða aðferð sem kemur í veg fyrir viðkvæma (sjá næsta kafla).

Hættu venjulegra PWHT á Hastelloy

Hefðbundin álagshæfingu (t.d. upphitun í 600650°C og hæg kæling) er skadaverkandi til flestra Hastelloy einkunnanna. Áhrifin:

Aðalatriði: Ef þú beitir 620°C hitastöðu á sveigða hluta af Hastelloy C‑276 munu pitting-mótstöðu hans minnka frá PREN ~60 til PREN ~30 – sem gerir hana ekki betri en 316L rostfritt steypu.

Rétt framkvæmd staðbundinnar vörkunar eftir sveisingu – sjaldgæfur tilvik

Ef þú verður að framkvæma vörkun eftir sveiningu (t.d. vegna sveigðs hluta af mismunandi steypum eða vegna kröfu eiganda), skaltu fylgja þessum strangum leiðbeiningum til að koma í veg fyrir skaða á Hastelloy.

Skref 1 – Ákvarða nauðsynlega hitastig vörkunar eftir sveiningu

• Fyrir áspennulækkun aðeins (ekki heilbrigðisgrillun) – Halda hitastigi undir 400°C . Þetta hefur engin áhrif á áspennur eftir grillingu en heldur engin skaðleg úrfellingar. Sumir staðlar samþykkja þetta sem „lághitastigslækkun áspenna.“

• Fyrir fulla lausnarglóðun – Hitna til 1120–1180°C, halda við þetta hitastig í einna klukkustund fyrir hvert 25 mm þykkt, svo kæla í vatni. Þetta er sjaldan mögulegt á vettvangi vegna þörfar á ofn eða stórum viðskiptaívörunni með kælingu.

Fyrir ólík tegundir af saumum (Hastelloy við kolefnissteypu), þarf kolefnissteypan 620–650°C. Þú verður að vernda Hastelloy með því að:

• Með því að nota hitagradientbandi – hita aðeins steypuhliðið en kæla Hastelloy-hliðið með vatni eða þjöppuðu lofti.

• Halda hitastigi Hastelloy undir 400°C í öllum tímum.

• Vöktun með að minnsta kosti fjórum hitamælum (tveimur á hvorum megin við sauminn).

Skref 2 – Nota rétt hita- og kæliútbúnað

• Hitun: Indukshita veitir nákvæma, staðbundna stjórn. Við viðnámshita (keramískar hrútur) er einnig hægt að nota ef hægt er að halda hitastigsgreindum.

• Kulning: Fyrir lausnarglæðslu þarf vatnskæling – ómöguleg fyrir flestum reikistöðvusaumum. Fyrir spennulæsingu undir 400°C er loftkæling nægileg.

Skref 3 – Samþykkt með róska-prófunum

Áður en framkvæmt er reikistöðvusáumglæðsla á framleiðslusaumi, skal samþykkja ferlið á prufustiku. Framkvæma ASTM G28 aðferð A (járnsúlfat–sýrsupróf) á saumnum í upprunalegu ástandi og á saumnum eftir glæðslu. Samþykkt: róskaferð ≤ 0,5 mm/ári. Ef prufustikinn eftir glæðslu mistekst, má ekki nota þetta ferli.

Skref 4 – Skrá allt

Skrá hita-tíma grafa, staðsetningu hitamæla, kælimáta og niðurstöður róska-prófanna. Þessi skráning er nauðsynleg til að uppfylla reglugerðir.

Praktísk leiðbeining: Þegar á að segja nei við saumglæðslu

Ef viðskiptavinur eða yfirvöktunaraðili biður um hitameðferð eftir sveiðingu (PWHT) á sveiðu af rörum úr Hastelloy C‑276, skulið spyrja þessar spurningar:

1. Hver er sérstaka reglubestæðan sem krefst PWHT? (ASME B31.3 krefst ekki þess. Það gerir líka ekki ASME hluti VIII fyrir nikkellegeringar með fullkominn lausn.)

2. Hver er ætlaður ávinningurinn? (Afsláttur á innri spennu? Hastelloy er mjög óviðkvæmt fyrir spennusprengingar. Vatnskornasprenging? Ekki hættulegt með lágvatnsíssveiðingu.)

3. Vitum þér að venjulegur spennuafsláttur (600°C) mun valda myndun á mý-fasi og eyða korrosionsþolmiðlunnar?

4. Mun viðskiptavinurinn samþykkja spennuafslátt við lágri hitastig (<400°C) án ávinninga, eða fullkomna lausnarglæðslu (≥1120°C) með vatnskælingu – sem er óraunhæf í reynd?

Í næstum öllum tilvikum er rétta svarið: Engin PWHT nauðsynleg. Notið samþykktan sveiðiferli (WPS) sem hefur verið prófað í ómeðhöndlaðri ástandi.

Töfla: Kröfur um hitameðferð fyrir algengar Hastelloy-gerðir

Samantekt: Ákvarðanatífur fyrir hitameðferð á vettvangi

Byrjun: Hastelloy-rörásamburður á vettvangi.

Spurning 1: Er þjónusta lífshættuleg, með alvarlega sveiflubundna álagningu eða krefur eiganda PWHT?

• Nei → Framhald á eins og samburðurinn er. Lokið.

• Já → Til spurnar 2.

Spurning 2: Er fullt lausnargulvun (≥1120°C + vatnskæling) framkvæmilegt á vettvangi?

• Já (t.d. færilegur viðskiptavirkniþvingunaraflmælikvarði með kælingarring) → Framkvæma samþykkt lausnargulvun. Prófað samkvæmt ASTM G28.

• Nei → Ráðast við eiganda um að samþykkja eins og samburðurinn er eða lágt hitastig (<400°C) „spennulæsingu“ með skilningi á því að hún gefur engan árangur.

Spurning 3: Er saumurinn ólíkja-metall-saumur (Hastelloy við kolefnissteypu) þar sem steypusíðan krefst hitameðferðar eftir saumun?

• Já → Notaðu gráðulega hitun til að halda Hastelloy undir 400°C á meðan steypan er hituð upp í 620–650°C. Staðfestu með hitamælum.

• Nei → Skilaðu í upprunalegu ástandi eftir saumun.

Lokaaðgerð

Saumir í Hastelloy-rör eru meðal þeirra fyrirgefandi í iðnaðinum – þeir þurfa ekki hitameðferð eftir saumun til að afslappa spennu, og í raun eyðir venjuleg hitameðferð við 600–900°C mótsönnunareiginleikum þeirra. Einasta rétta hitameðferð fyrir þessa steypuflokk er full lausnarglóðun yfir 1100°C ásamt hröðu kælingu, sem er sjaldan framkvæmd á stað.

Ef þér er beðið um að framkvæma hitameðferð eftir saumun á Hastelloy C‑276 eða C‑22, skal hafna kröfunni á viðeigandi hátt en ákaflega. Gefðu tæknilýsingu. Í sjaldséðum tilvikum þegar hitameðferð er óundvikjanleg (B‑3, alvarleg köldvinnsla eða kröfu eiganda), skal staðfesta ferlið með mótsönnunarprófunum og nota nákvæma hitastýringu til að forðast hættulegu úrfellingarsvæðið.