يعتبر تخفيف إجهاد ما بعد اللحام (SR)، والمعروف أيضًا باسم-المعالجة الحرارية اللاحقة للحام (PWHT)، متطلبًا غير قابل للتفاوض-بالنسبة للعديد من المكونات المهمة المصنوعة منS460QLوالفولاذ المروي والمقسّى المماثل (Q&T). تنبع الضرورة من التعارض الأساسي بين عملية اللحام والبنية الدقيقة المتطورة وعالية الأداء للفولاذ.
فيما يلي تفصيل تفصيلي للأسباب والآليات والعواقب.
السبب الأساسي: التخفيف من الآثار الضارة للحام على فولاذ Q&T
يعتبر اللحام دورة حرارية محلية شديدة تؤدي إلى ثلاث مشكلات رئيسية في المعدن الأساسي S460QL المعالج بالحرارة. SR هي العملية التصحيحية الأساسية.
1. للقضاء على الضغوطات الضارة المتبقية أو تقليلها بشكل كبير
المشكلة:أثناء اللحام، يؤدي التسخين الموضعي المكثف والتبريد السريع اللاحق إلى حدوث تدرجات شديدة في درجات الحرارة. يتقلص معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) أثناء تبريدهما، ولكن يتم تقييدهما بواسطة المعدن الأساسي الصلب البارد المحيط. يؤدي هذا إلى توليد ضغوط شد متبقية عالية جدًا (غالبًا ما تقترب أو تصل إلى قوة خضوع المادة) داخل وحول اللحام.
الخطر: تضيف هذه الضغوطات-المقيدة جبريًا إلى أي أحمال خدمة مطبقة. هذا يمكن أن يؤدي إلى:
فشل سابق لأوانه تحت الحمل الثابت (عن طريق تقليل قدرة تحمل الحمل الفعال-).
تم تقليل فترة التعب بشكل كبير، نظرًا لأن متوسط الإجهاد يكون مرتفعًا بالفعل-الشد.
زيادة القابلية للتكسير الناتج عن التآكل الإجهادي (SCC) في البيئات المسببة للتآكل.
كيف يساعدنا ريال سعودي:عن طريق تسخين المكون بأكمله إلى درجة حرارة تتراوح عادة بين 550 درجة - 600 درجة (أقل من درجة حرارة التقسية الأصلية لـ S460QL، والتي تبلغ ~620 درجة)، يتم تقليل قوة خضوع المادة مؤقتًا. يسمح هذا للسلالات المرنة-بالاسترخاء من خلال التشوه البلاستيكي الموضعي. عند التبريد البطيء والمتحكم فيه، تتم إعادة الضغط على المكون-بحالة أكثر اتساقًا ومنخفضة الحجم-.
2. لتلطيف البنية المجهرية الهشة في المنطقة -المتأثرة بالحرارة (HAZ)
المشكلة:تخلق الدورة الحرارية للحام تدرجًا في الهياكل المجهرية في منطقة HAZ. يتم تسخين المنطقة الأقرب إلى اللحام (HAZ-الحبيبات الخشنة) إلى درجات حرارة عالية جدًا، مما يؤدي إلى نمو الحبوب. عند التبريد السريع بواسطة الصفيحة الباردة المحيطة، يمكن أن تتحول هذه المنطقة إلى مارتنسيت صلب وهش وغير مخفف أو مراحل صلبة أخرى. هذا هو الجزء الأكثر حساسية-للتشقق في اللحام.
الخطر:تتميز هذه المنطقة الهشة بصلابة منخفضة وعرضة للتشقق البارد (بمساعدة الهيدروجين-أو غير ذلك). وهو موقع البدء الأساسي للكسور.
كيف يساعدنا ريال سعودي:تعمل الدورة الحرارية SR كعلاج عالمي للتلطيف. إنه يخفف بشكل فعال هذا المارتنسيت الصلب والهش، ويحوله إلى مارتنسيت مقسى أكثر ليونة وأكثر ليونة. يؤدي هذا إلى تحسين صلابة وليونة منطقة HAZ بأكملها بشكل كبير، وهي الحلقة الأضعف في الوصلة الفولاذية الملحومة Q&T.
3. لإزالة الهيدروجين المنتشر ومنع التشقق المتأخر
المشكلة:على الرغم من استخدام مواد مستهلكة ذات نسبة هيدروجين منخفضة للغاية (ULH) والتسخين المسبق الصارم، إلا أن اللحام لا يزال بإمكانه إدخال الهيدروجين الذري في معدن اللحام وHAZ. يمكن أن ينتشر هذا الهيدروجين ويتراكم في المناطق ذات الضغط الثلاثي المحوري العالي-(مثل HAZ)، مما يؤدي إلى التكسير المستحث بالهيدروجين (HIC) أو التكسير المتأخر، والذي يمكن أن يحدث بعد ساعات أو أيام من اللحام.
الخطر:ويؤدي هذا إلى فشل هش لا يمكن التنبؤ به وكارثي بعد اجتياز المكون للفحص الأولي.
كيف يساعدنا ريال سعودي:يؤدي تسخين المكون إلى درجة حرارة SR إلى تسريع معدل انتشار الهيدروجين بشكل كبير. ومن خلال الاحتفاظ بدرجة الحرارة هذه لفترة زمنية محددة (على سبيل المثال، ساعتين لكل بوصة من السمك)، يُمنح الهيدروجين وقتًا كافيًا للانتشار خارج الفولاذ والهروب إلى الغلاف الجوي. يؤدي هذا إلى إزالة-هيدروجين المكون، مما يزيل بشكل فعال خطر التشقق المتأخر.
عواقب إغفال تخفيف التوتر
إذا تم تخطي SR في قسم -الحرج والسميك من اللحام S460QL، فسيدخل المكون إلى الخدمة بما يلي:
هناك خطر كبير لحدوث-كسر هش أثناء الخدمة، خاصة في ظل التحميل الديناميكي أو التحميل التصادمي.
قوة التعب شديدة الخطورة، مما يؤدي إلى بدء التصدع المبكر.
ارتفاع خطر حدوث تكسير الهيدروجين المفاجئ والمتأخر.
عدم استقرار الأبعاد أثناء التصنيع أو الخدمة اللاحقة، حيث يتم إعادة توزيع الضغوط المتبقية.
المعلمات الرئيسية لدورة SR لـ S460QL
يتم التحكم في عملية SR بدقة من خلال سجل تأهيل الإجراء (PQR):
معدل التسخين:يجب أن يكون بطيئًا لتجنب الضغوط الحرارية الجديدة (على سبيل المثال، بحد أقصى 150 درجة / ساعة).
درجة حرارة النقع:عادة 580 درجة ± 15 درجة. *حرج: يجب أن يكون هذا على الأقل 25-30 درجة أقل من درجة حرارة التقسية الأصلية للمعدن الأساسي (حوالي . 620 درجة لـ S460QL) لتجنب التليين وفقدان خصائصه الميكانيكية المحددة.*
وقت النقع: يعتمد على السُمك (على سبيل المثال، ساعتين لكل 25 مم من السمك).
معدل التبريد: يجب التحكم فيه وإبطاءه داخل الفرن (على سبيل المثال، بحد أقصى 200 درجة / ساعة) وصولاً إلى حوالي 300 درجة، وبعد ذلك يمكن تبريده بالهواء.
متى يعتبر SR "مطلوبًا غالبًا"؟
تم تكليف SR بما يلي:
المقاطع السميكة (عادةً > 30-35 مم، وفقًا لمعايير مثل EN 1993-1-9 أو مواصفات الشركة المصنعة).
اللحامات المعقدة والمقيدة للغاية (مثل العقد والتقاطعات).
مكونات التحميل الديناميكي/التعب (الرافعات والهياكل البحرية).
مكونات لخدمة درجات الحرارة المنخفضة-، حيث تكون متانة المواد أمرًا بالغ الأهمية.
المكونات التي ستخضع لتصنيع دقيق لاحق، لمنع التشويه.
ملخص في جملة واحدة:
يعد تخفيف الضغط ضروريًا لـ S460QL لتحويل منطقة اللحام الهشة والمجهدة التي تم إنشاؤها عن طريق اللحام مرة أخرى إلى حالة صلبة ومطاطة ومستقرة تتوافق مع هدف أداء الفولاذ المروي والمقسى الأصلي، وبالتالي ضمان السلامة الهيكلية والسلامة.