المعالجة الحرارية بعد اللحام

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

المعالجة الحرارية اللاحقة للحام ( PWHT ) هي عملية مضبوطة يتم فيها إعادة تسخين المادة الملحومة إلى درجة حرارة أقل من درجة حرارة التحول الحرجة الدنيا، ثم تُثبّت عند تلك الدرجة لفترة زمنية محددة. [ 1 ] يُشار إليها عادةً بأنها أي معالجة حرارية تُجرى بعد اللحام؛ إلا أنها تحمل معنىً خاصًا في صناعات النفط والغاز والبتروكيماويات والطاقة النووية . غالبًا ما تشترط معايير الصناعة، مثل معايير ASME لأوعية الضغط والأنابيب، إجراء المعالجة الحرارية اللاحقة للحام على مواد معينة لضمان تصميم آمن بخصائص ميكانيكية ومعدنية مثالية . [ 2 ] [ 3 ]

تُعزى الحاجة إلى المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) في الغالب إلى الإجهادات المتبقية والتغيرات البنيوية الدقيقة التي تحدث بعد اكتمال عملية اللحام. [ 2 ] أثناء عملية اللحام، يحدث تدرج حراري كبير بين معدن اللحام والمادة الأصلية. ومع تبريد اللحام، تتشكل إجهادات متبقية . [ 2 ] بالنسبة للمواد السميكة، قد تصل هذه الإجهادات إلى مستوى غير مقبول وتتجاوز إجهادات التصميم. لذلك، يتم تسخين القطعة إلى درجة حرارة محددة لفترة زمنية معينة لتقليل هذه الإجهادات إلى مستوى مقبول. [ 1 ] بالإضافة إلى الإجهادات المتبقية، تحدث تغيرات بنيوية دقيقة نتيجة لدرجات الحرارة العالية الناتجة عن عملية اللحام. [ 1 ] يمكن أن تزيد هذه التغيرات من صلابة المادة وتقلل من متانتها وليونتها . يمكن أن يساعد استخدام المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) في تقليل أي زيادة في مستويات الصلابة وتحسين المتانة والليونة إلى مستويات مقبولة للتصميم. [ 1 ]

تُعزى المتطلبات المحددة في مختلف مواصفات أوعية الضغط والأنابيب في الغالب إلى التركيب الكيميائي وسماكة المادة. [ 1 ] تتطلب مواصفات مثل ASME القسم الثامن وASME B31.3 معالجة حرارية لاحقة للحام لمادة معينة إذا تجاوزت سماكتها حدًا معينًا. [ 1 ] كما تتطلب المواصفات المعالجة الحرارية اللاحقة للحام بناءً على التركيب المجهري للمادة فقط. [ 1 ] ويُؤخذ في الاعتبار عند تحديد الحاجة إلى المعالجة الحرارية اللاحقة للحام طبيعة الخدمة المقصودة للمكونات، كأن تكون عرضة لتشقق التآكل الإجهادي . في مثل هذه الحالات، تكون المعالجة الحرارية اللاحقة للحام إلزامية بغض النظر عن السماكة. [ 4 ]

طلب

معدل التسخين، وأوقات ودرجات حرارة التثبيت، ومعدل التبريد، كلها متغيرات مهمة يجب التحكم بها ومراقبتها بدقة، وإلا فلن تتحقق النتائج المرجوة. [ 3 ] عندما يكون المعالجة الحرارية بعد اللحام إلزامية بموجب قانون صناعي معين، سيتم تحديد متطلبات هذه المتغيرات. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

التدفئة

يعتمد معدل التسخين عند إجراء المعالجة الحرارية بعد اللحام عادةً على سُمك المكون، ويتم تحديده وفقًا للمواصفات المعتمدة. [ 1 ] [ 6 ] كروفت، د. (1996). المعالجة الحرارية للهياكل الفولاذية الملحومة . كامبريدج، إنجلترا: وودهيد للنشر المحدودة، ص 16-18 . ISBN  1-85573-016-2.[ 7 ] إذا لم يتم التسخين بمعدل مناسب، سواءً بالتسخين السريع جدًا أو غير المتساوي،تدرجات الحرارةداخل المكون ضارة به. ونتيجةً لذلك، قد تحدث تشققات إجهادية، وقد تتشكل إجهادات متبقية لم تكن موجودة سابقًا عند تبريد المكون إلى درجة حرارة الغرفة. [ 4 ]

درجة حرارة ووقت الحفظ

تُحدد درجة حرارة التثبيت ومدة التثبيت بناءً على نوع المادة وسُمكها على التوالي. [ 4 ] [ 6 ] فيما يتعلق بسُمك المادة، يلزم وقت تثبيت أطول للمواد السميكة. [ 4 ] وذلك للسماح للمادة بالوصول إلى حالة استقرار حيث يصبح توزيع الإجهادات ومستوياتها أكثر تجانسًا ويقل. [ 2 ] [ 6 ] درجة حرارة التثبيت المحددة هي درجة حرارة عالية بما يكفي لتخفيف مستويات الإجهاد المتبقي العالية، ولكنها لا تزال أقل من درجة حرارة التحول الدنيا. [ 1 ] [ 2 ] بالإضافة إلى تقليل الإجهاد، تسمح درجات حرارة التثبيت العالية الأقل من درجة حرارة التحول بحدوث تحولات في البنية المجهرية، مما يقلل الصلابة ويحسن الليونة. [ 6 ] يجب توخي الحذر الشديد لتجنب تسخين المكون فوق درجة حرارة التحول الدنيا، حيث يمكن أن ينتج عن ذلك آثار معدنية ضارة وتدهور في الخواص الميكانيكية. [ 6 ] علاوة على ذلك، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التثبيت درجة حرارة التلدين الأصلية إلا إذا تم إجراء اختبارات ميكانيكية لاحقة. يمكن أن يؤدي التثبيت فوق درجة حرارة التلدين الأصلية إلى تقليل قوة المادة إلى ما دون الحد الأدنى المطلوب وفقًا لمعايير الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) . [ 4 ]

تبريد

كما هو الحال مع معدل التسخين، يجب التحكم في معدل التبريد لتجنب أي تدرجات حرارية ضارة قد تسبب تشققات أو تُحدث إجهادات جديدة أثناء التبريد. [ 4 ] إضافةً إلى ذلك، يمكن أن تؤدي معدلات التبريد السريعة إلى زيادة الصلابة، مما قد يزيد من احتمالية حدوث كسر هش. [ 8 ]

أسلوب المراقبة

تُستخدم عادةً أجهزة قياس الحرارة (المزدوجات الحرارية ) لفحص والتأكد من أن معدلات التسخين ودرجات حرارة التثبيت ومعدلات التبريد تتوافق مع المواصفات القياسية. ويُستخدم برنامج حاسوبي بالتزامن مع أجهزة قياس الحرارة لمراقبة المتغيرات المذكورة أعلاه وتوثيق إجراء عملية المعالجة الحرارية بعد اللحام (PWHT) بشكل صحيح. [ 5 ] [ 9 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 "المعالجة الحرارية للهياكل الملحومة بعد اللحام" (ملف PDF) . www.wtia.com.au. فبراير 2003.
  2. 1 2 3 4 5 " المعالجة الحرارية للوصلات الملحومة - الجزء 1" . www.twi-global.com
  3. 1 2 3 فحص اللحام . ميامي، فلوريدا: الجمعية الأمريكية للحام. 1980. الصفحات 38-39 . ISBN  978-0-87171-177-9.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 " المعالجة الحرارية للوصلات الملحومة - الجزء 2" . www.twi-global.com
  5. 1 2 "المعالجة الحرارية الجزء 3" . www.twi-global.com .
  6. 1 2 3 4 5 كروفت، د. (1996). المعالجة الحرارية للهياكل الفولاذية الملحومة . كامبريدج، إنجلترا: وودهيد للنشر المحدودة. ص 16-18 . ISBN  1-85573-016-2.
  7. ↑ اطلع على المزيد في <a href="https://www.hgcmanchester.com/post-welding-heat-treatment-material/" target="_blank">مواد المعالجة الحرارية بعد اللحام</a>
  8. ↑ ثيلش، هيلموت (1977). العيوب والأعطال في أوعية الضغط والأنابيب . مالابار، فلوريدا: شركة كريجر للنشر. ص 305. ISBN  978-0-88275-308-9.
  9. ↑ "المعالجة الحرارية للحام" .