Heb je je ooit afgevraagd waarom warmtebehandeling na het lassen (PWHT) essentieel is voor gelaste constructies? Dit proces is cruciaal voor het verminderen van restspanning, het voorkomen van scheuren en het verbeteren van de duurzaamheid van gelaste componenten. Door de lassen te verhitten en af te koelen, verbetert PWHT de mechanische eigenschappen en zorgt het voor langdurige prestaties. Duik in dit artikel om de methoden, voordelen en overwegingen van PWHT te begrijpen en leer hoe het de kwaliteit en veiligheid van gelaste constructies aanzienlijk kan beïnvloeden.
Restspanning bij het lassen wordt veroorzaakt door ongelijkmatige temperatuurverdeling in de gelaste delen, thermische uitzetting en krimp van het lasmetaal, enzovoort, dus een bijbehorende lasconstructie zal onvermijdelijk restspanning genereren.
De meest gebruikelijke methode om restspanningen te elimineren is ontlaten bij hoge temperatuur, dat wil zeggen de gelaste onderdelen verhitten tot een bepaalde temperatuur en ze gedurende een bepaalde tijd in een warmtebehandelingsoven houden.
Door de vloeigrens van het materiaal bij hoge temperatuur te verlagen, treedt plastische vloei op in gebieden met hoge interne spanningen, neemt de elastische vervorming geleidelijk af en neemt de plastische vervorming geleidelijk toe, waardoor de spanning afneemt.
Het effect van warmtebehandeling na het lassen op de treksterkte en kruipgrens van metalen is gerelateerd aan de temperatuur en de wachttijd van de warmtebehandeling. De kerfslagtaaiheid van lasmetaal na warmtebehandeling varieert met verschillende staalsoorten.
In het algemeen wordt gekozen voor enkel ontlaten bij hoge temperatuur of normaliseren plus ontlaten bij hoge temperatuur voor warmtebehandeling na het lassen. Voor gaslasverbindingen wordt normaliseren plus hoge temperatuur temperen warmtebehandeling gebruikt omdat de korrels in de las en warmte beïnvloede zone van autogeen lassen zijn grof en moeten worden verfijnd door te normaliseren.
Een enkele normaliserende behandeling kan echter niet restspanningdus is ontlaten bij hoge temperatuur nodig om spanning te elimineren. Enkel tussentijds temperen is alleen geschikt voor het assemblagelassen van grote gewone koolstofarme staalcontainers op de bouwplaats, met als doel restspanningen gedeeltelijk te elimineren en waterstof te verwijderen.
In de meeste gevallen wordt gekozen voor enkel ontlaten bij hoge temperatuur. Het verwarmen en koelen tijdens de warmtebehandeling mag niet te snel gaan en zowel de binnen- als buitenwand moeten gelijkmatig worden verwarmd.
Er zijn twee soorten warmtebehandelingsmethoden die worden gebruikt voor drukvaten: de ene is warmtebehandeling om de mechanische eigenschappen te verbeteren en de andere is warmtebehandeling na het lassen (PWHT).
In het algemeen is PWHT een warmtebehandeling die wordt uitgevoerd op het gelaste gebied of gelaste onderdelen nadat het werkstuk is gelast.
Specifieke inhoud omvat stressverlichting gloeienVolledig gloeien, behandeling met vaste oplossing, normaliseren, normaliseren plus ontlaten, ontlaten, spanningsontlasting bij lage temperatuur, precipitatiebehandeling, enz.
In het kort verwijst PWHT alleen naar spanningsarmgloeien, waarbij het gelaste gebied en de bijbehorende onderdelen gelijkmatig en voldoende worden verwarmd tot onder de metaalfaseovergangstemperatuur om de prestaties van het gelaste gebied te verbeteren en de schadelijke effecten van restlasspanning te elimineren, gevolgd door gelijkmatig afkoelen.
In veel gevallen is de warmtebehandeling voor PWHT in wezen spanningsarmgloeien na het lassen.
(1) Ontspan lasrestspanning.
(2) Stabiliseer de vorm en grootte van de structuur, verminder vervorming.
(3) De prestaties van het basismetaal verbeteren en gelaste verbindingenmet inbegrip van:
(4) Verbeteren van de weerstand tegen spanningscorrosie.
(5) Verder vrijmaken van schadelijke gassen, vooral waterstof, in het lasmetaal om vertraagd barsten te voorkomen.
Of een warmtebehandeling na het lassen nodig is voor drukvaten, moet duidelijk worden gespecificeerd in het ontwerp en de huidige ontwerpnormen voor drukvaten bevatten vereisten hiervoor.
Het gelaste gedeelte van een drukvat heeft een aanzienlijke restspanning en de nadelige effecten van restspanning manifesteren zich alleen onder bepaalde omstandigheden. Wanneer restspanning samengaat met waterstof in de las, zal dit leiden tot verharding van de warmte-beïnvloede zone, wat leidt tot het optreden van koudscheuren en vertraagd scheuren.
De statische spanning in de las of de dynamische belastingsspanning tijdens het gebruik in combinatie met de corrosie van het medium kan spanningscorrosie veroorzaken, ook wel bekend als SCC.
De residuele lasspanning en de martensitische verharding veroorzaakt door het lassen zijn belangrijke factoren bij het ontstaan van spanningscorrosiescheuren.
Onderzoeksresultaten hebben aangetoond dat het belangrijkste effect van vervorming en restspanning op metalen materialen is om uniforme corrosie om te zetten in gelokaliseerde corrosie, namelijk interkristallijne of transkristallijne corrosie. Natuurlijk treden zowel scheurvorming als interkristallijne corrosie op in media met bepaalde kenmerken voor dat specifieke metaal.
In de aanwezigheid van restspanning kan, afhankelijk van de verschillende samenstelling, concentratie en temperatuur van het corrosieve medium en verschillen in samenstelling, structuur, oppervlaktegesteldheid en spanningstoestand tussen het basismetaal en het gelaste gedeelte, de aard van de corrosieschade veranderen.
Of een warmtebehandeling na het lassen nodig is voor gelaste drukvaten, moet worden bepaald aan de hand van het doel en de grootte van het vat (vooral de dikte van de wandplaat), de prestaties van de gebruikte materialen en de werkomstandigheden. Als een van de volgende situaties zich voordoet, moet een warmtebehandeling na het lassen worden overwogen:
Residuele spanningen die het vloeipunt bereiken, worden gevormd in de buurt van de lasnaad in stalen gelaste drukvaten. Het ontstaan van deze spanning is gerelateerd aan de transformatie van austeniethoudende structuur.
Veel onderzoekers hebben erop gewezen dat een ontlaatproces bij 650°C de restspanning na het lassen van stalen gelaste drukvaten effectief kan elimineren.
Tegelijkertijd wordt aangenomen dat zonder de juiste warmtebehandeling na het lassen geen corrosiebestendige lasverbinding kan worden verkregen.
Algemeen wordt aangenomen dat spanningsontlastende warmtebehandeling verwijst naar het proces waarbij het gelaste werkstuk wordt verhit tot 500-650°C en vervolgens langzaam wordt afgekoeld. De spanningsvermindering is het gevolg van kruip bij hoge temperatuur, die begint bij 450°C in koolstofstaal en 550°C in molybdeenhoudend staal.
Hoe hoger de temperatuur, hoe gemakkelijker het is om spanning te elimineren. Als de oorspronkelijke ontlaattemperatuur van het staal echter wordt overschreden, zal de sterkte van het staal afnemen. Daarom is het noodzakelijk om zowel de temperatuur als de tijd te controleren bij een spanningsverlichtende warmtebehandeling.
Echter, in de inwendige spanning trekspanning en drukspanning altijd naast elkaar bestaan en spanning en elastische vervorming gelijktijdig optreden.
Als de temperatuur van het staal stijgt, neemt de vloeigrens af en wordt de oorspronkelijke elastische vervorming plastische vervorming, wat resulteert in spanningsrelaxatie.
Hoe hoger de verhittingstemperatuur, hoe beter de interne spanning kan worden weggenomen. Als de temperatuur echter te hoog is, zal het oppervlak van het staal ernstig geoxideerd raken.
Bovendien is voor PWHT-temperatuur van gehard en getemperd staal, moet het principe zijn om de oorspronkelijke ontlaattemperatuur van het staal niet te overschrijden, over het algemeen ongeveer 30 graden lager dan de oorspronkelijke ontlaattemperatuur van het staal.
Anders zal het materiaal zijn afschrikeffect verliezen en zullen de sterkte en breuktaaiheid afnemen. Dit punt moet speciale aandacht krijgen van warmtebehandelaars.
Hoe hoger de temperatuur van de warmtebehandeling na het lassen voor spanningsontlasting, hoe groter de mate van verzachting van het staal, meestal verwarmd tot de herkristallisatietemperatuur van het staal, en de inwendige spanning kan worden geëlimineerd. De herkristallisatietemperatuur is nauw verwant aan de smelttemperatuur.
Over het algemeen is de herkristallisatietemperatuur K = 0,4X de smelttemperatuur (K). Hoe dichter de warmtebehandelingstemperatuur bij de herkristallisatietemperatuur ligt, hoe effectiever de restspanningsontlasting.
Warmtebehandeling na het lassen is niet altijd voordelig. In het algemeen is een warmtebehandeling na het lassen gunstig voor het verminderen van de restspanning en wordt deze alleen uitgevoerd als er strenge eisen worden gesteld aan spanningscorrosie.
De kerfslagtaaiheidstest van de proefstukken toont echter aan dat warmtebehandeling na het lassen nadelig is voor de verbetering van de taaiheid van het lasmetaal en de warmte-beïnvloede zone en dat er soms interkristallijne scheurvorming kan optreden binnen het korrelvergrotingsbereik van de warmte-beïnvloede zone.
Bovendien vertrouwt PWHT op de afname van de materiaalsterkte bij hoge temperaturen om spanningsontlasting te bereiken. Daarom kan de structuur tijdens PWHT stijfheid verliezen.
Voor constructies die geheel of gedeeltelijk PWHT toepassen, moet vóór de warmtebehandeling rekening worden gehouden met de draagkracht van de lasverbinding bij hoge temperaturen.
Daarom moeten bij de vraag of een warmtebehandeling na het lassen moet worden uitgevoerd, zowel de voor- als de nadelen van warmtebehandeling uitvoerig worden vergeleken.
Vanuit het perspectief van structurele prestaties zijn er zowel aspecten die de prestaties kunnen verbeteren als aspecten die de prestaties kunnen verminderen. Redelijke beoordelingen moeten worden gemaakt op basis van een uitgebreide beschouwing van beide aspecten.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO