La contrainte résiduelle de soudage est causée par la répartition inégale de la température de la construction soudée provoquée par le soudage, la dilatation et la contraction thermiques du métal soudé, etc., de sorte que la construction soudée produira inévitablement une contrainte résiduelle.
La méthode la plus courante pour éliminer les contraintes résiduelles est le revenu à haute température, c'est-à-dire chauffer la soudure à une certaine température et la maintenir pendant une certaine période dans un four de traitement thermique, et utiliser la réduction de la limite d'élasticité du matériau. à haute température pour provoquer un écoulement du plastique dans des endroits soumis à des contraintes internes élevées.La déformation élastique diminue progressivement et la déformation plastique augmente progressivement pour réduire la contrainte.
1.Choix de la méthode de traitement thermique
L'effet du traitement thermique après soudage sur la résistance à la traction et la limite de fluage du métal est lié à la température du traitement thermique et au temps de maintien.L'effet du traitement thermique après soudage sur la résistance aux chocs du métal fondu varie selon les différents types d'acier.
Le traitement thermique après soudage adopte généralement une trempe unique à haute température ou une normalisation plus une trempe à haute température.Pour les joints de soudage au gaz, une normalisation et un revenu à haute température sont adoptés.En effet, les grains du cordon de soudage au gaz et de la zone affectée thermiquement sont grossiers et doivent être raffinés, un traitement de normalisation est donc adopté.
Cependant, une seule normalisation ne peut pas éliminer les contraintes résiduelles, un revenu à haute température est donc nécessaire pour éliminer les contraintes.Une seule trempe à moyenne température ne convient qu'à l'assemblage et au soudage de grands conteneurs ordinaires en acier à faible teneur en carbone assemblés sur site, et son objectif est d'éliminer partiellement les contraintes résiduelles et la déshydrogénation.
Dans la plupart des cas, une seule trempe à haute température est utilisée.Le chauffage et le refroidissement du traitement thermique ne doivent pas être trop rapides et les parois intérieures et extérieures doivent être uniformes.
2.Méthodes de traitement thermique utilisées dans les appareils sous pression
Il existe deux types de méthodes de traitement thermique pour les récipients sous pression : l'une est le traitement thermique pour améliorer les propriétés mécaniques ;l'autre est le traitement thermique après soudage (PWHT).D'une manière générale, le traitement thermique après soudage est le traitement thermique de la zone soudée ou des composants soudés après le soudage de la pièce.
Le contenu spécifique comprend le recuit de détente, le recuit complet, la solution solide, la normalisation, la normalisation plus revenu, le revenu, le soulagement des contraintes à basse température, le traitement thermique par précipitation, etc.
Au sens étroit, le traitement thermique après soudage fait uniquement référence au recuit de détente, c'est-à-dire afin d'améliorer les performances de la zone de soudage et d'éliminer les effets nocifs tels que les contraintes résiduelles de soudage, de manière à chauffer uniformément et complètement la zone de soudage. et les pièces associées en dessous du point de température de transition de phase métallique 2, puis le processus de refroidissement uniforme.Dans de nombreux cas, le traitement thermique post-soudage discuté est essentiellement un traitement thermique de soulagement des contraintes post-soudage.
3.Objectif du traitement thermique après soudage
(1).Détendez les contraintes résiduelles de soudage.
(2).Stabilise la forme et la taille de la structure et réduit la distorsion.
(3).Améliorer les performances du métal de base et des joints soudés, notamment :
un.Améliorer la plasticité du métal soudé.
b.Réduisez la dureté de la zone affectée par la chaleur.
c.Améliorer la ténacité à la rupture.
d.Améliorer la résistance à la fatigue.
e.Restaurer ou augmenter la limite d'élasticité réduite en formage à froid.
(4).Améliorer la capacité à résister à la corrosion sous contrainte.
(5).Libérez davantage de gaz nocifs dans le métal fondu, en particulier de l'hydrogène, pour éviter l'apparition de fissures retardées.
4.Jugement de la nécessité du PWHT
La nécessité d'un traitement thermique après soudage pour le récipient sous pression doit être clairement spécifiée dans la conception, ce qui est requis par le code de conception actuel des récipients sous pression.
Pour les récipients sous pression soudés, il existe une contrainte résiduelle importante dans la zone de soudage et des effets néfastes de la contrainte résiduelle.Ne se manifeste que sous certaines conditions.Lorsque la contrainte résiduelle se combine à l’hydrogène présent dans la soudure, elle favorise le durcissement de la zone affectée thermiquement, entraînant la génération de fissures à froid et de fissures retardées.
Lorsque la contrainte statique restant dans la soudure ou la contrainte de charge dynamique lors de l'opération de charge est combinée à l'action corrosive du milieu, cela peut provoquer une corrosion par fissure, appelée corrosion sous contrainte.Les contraintes résiduelles de soudage et le durcissement du métal de base provoqué par le soudage sont des facteurs importants de fissuration par corrosion sous contrainte.
Les résultats de la recherche montrent que le principal effet de la déformation et des contraintes résiduelles sur les matériaux métalliques est de faire passer le métal d'une corrosion uniforme à une corrosion locale, c'est-à-dire à une corrosion intergranulaire ou transgranulaire.Bien entendu, la fissuration par corrosion et la corrosion intergranulaire des métaux se produisent dans des milieux présentant certaines caractéristiques pour ce métal.
En présence de contraintes résiduelles, elle est différente selon la composition, la concentration et la température du milieu corrosif, ainsi que les différences de composition, de structure, d'état de surface, d'état de contrainte, etc. du métal de base et de la zone de soudage. , de sorte que la corrosion La nature des dommages peut changer.
5. Prise en compte de l’effet global du PWHT
Le traitement thermique après soudage n’est pas absolument bénéfique.En général, le traitement thermique après soudage est bénéfique pour soulager les contraintes résiduelles et n'est effectué que lorsqu'il existe des exigences strictes en matière de corrosion sous contrainte.Cependant, l'essai de résistance aux chocs de l'éprouvette montre que le traitement thermique après soudage n'est pas bon pour la ténacité du métal déposé et de la zone affectée thermiquement par la soudure, et parfois des fissures intergranulaires peuvent se produire dans la plage de grossissement des grains de la chaleur de soudure. zone affectée.
De plus, le PWHT s'appuie sur la réduction de la résistance du matériau à haute température pour obtenir un soulagement des contraintes.Par conséquent, lors du PWHT, la structure peut perdre en rigidité.Pour les structures qui adoptent un PWHT global ou partiel, la soudure à haute température doit être prise en compte avant le traitement thermique.capacité de soutien.
Par conséquent, lorsqu’on envisage d’effectuer un traitement thermique après soudage, les avantages et les inconvénients du traitement thermique doivent être comparés de manière exhaustive.Du point de vue des performances structurelles, il y a un côté pour améliorer les performances et l’autre pour les réduire.Un jugement raisonnable doit être porté sur la base d’un examen approfondi de ces deux aspects.
Heure de publication : 20 juin 2023