عملیات تنش‌زدایی حرارتی (Post Weld Heat Treatment یا PWHT) یکی از مراحل مهم در فرآیندهای جوشکاری است که با هدف بهبود خواص مکانیکی و ساختاری مواد استفاده می‌شود. این عملیات به ویژه در جوشکاری فلزات حساس به تنش و کرنش، مانند فولادهای آلیاژی و فولادهای زنگ‌زده، اهمیت دارد. PWHT به فرآیند حرارتی اشاره دارد که بعد از جوشکاری برای کاهش تنش‌های داخلی و بهبود خواص مواد به کار می‌رود. این عملیات شامل گرم کردن و نگهداری مواد در دمای مشخص برای مدت زمان معین و سپس خنک کردن کنترل‌شده است. هدف اصلی PWHT کاهش تنش‌های باقی‌مانده، افزایش انعطاف‌پذیری و کاهش احتمال ترک‌خوردگی است.
شرکت عملیات حرارتی تنشکاران با هدف ارائه راهکارهای نوین در زمینه کاهش تنش‌های حرارتی در صنایع مختلف تأسیس شده است.
تأثیر PWHT بر خواص مکانیکی
عملیات PWHT تأثیرات مثبتی بر خواص مکانیکی مواد دارد که در زیر به تفصیل شرح داده می‌شود:
- کاهش تنش‌های باقی‌مانده: یکی از نتایج اصلی PWHT کاهش تنش‌های داخلی ایجاد شده در حین جوشکاری است. این تنش‌ها ممکن است به دلیل سرد شدن ناگهانی و ناپیوستگی حرارتی ایجاد شوند. با انجام عملیات PWHT، این تنش‌ها به حداقل می‌رسند و در نتیجه، احتمال ترک‌خوردگی و آسیب‌های ناشی از تنش به طور چشمگیری کاهش می‌یابد. این امر به خصوص در ساختارهای بزرگ و پیچیده که در معرض بارهای متغیر قرار دارند، اهمیت دارد.
- افزایش انعطاف‌پذیری:PWHT به افزایش انعطاف‌پذیری مواد کمک می‌کند. انعطاف‌پذیری به معنای توانایی ماده در تحمل بارهای دینامیکی و شوک‌های ناگهانی است. با انجام عملیات حرارتی، می‌توان ساختار کریستالی مواد را تغییر داد و بهبود خواص انعطاف‌پذیری را به ارمغان آورد. این به معنای افزایش قابلیت تحمل بارهای ناگهانی و جلوگیری از شکست مواد تحت بارهای سنگین است.
- تعدیل سختی:PWHT می‌تواند باعث کاهش سختی مواد شود. در برخی موارد، مواد جوشکاری شده ممکن است به دلیل تغییرات ناگهانی دما و شرایط سخت‌سازی به سختی بیش از حد برسند. با انجام PWHT، می‌توان سختی مواد را به سطح مطلوبی رساند که برای عملکرد بهتر در کاربردهای خاص مناسب باشد. به عنوان مثال، در ساخت قطعاتی که نیاز به انعطاف‌پذیری دارند، کاهش سختی می‌تواند مؤثر باشد.
- بهبود خواص کششی: خواص کششی مواد، از جمله استحکام و قابلیت ارتجاعی، می‌تواند تحت تأثیر PWHT قرار گیرد. این عملیات می‌تواند به افزایش مقاومت در برابر خستگی و تنش‌های مکانیکی کمک کند. با انجام PWHT، مواد می‌توانند به شکلی بهینه‌تر عمل کنند و از شکست زودرس جلوگیری شود.
مراحل کلیدی در فرآیند تنش‌زدایی حرارتی (PWHT)
عملیات PWHT معمولاً شامل مراحل زیر است که در ادامه به تفصیل بررسی می‌شود:
- گرم کردن: در این مرحله، مواد به دمای مشخصی (بسته به نوع و آلیاژ) حرارت داده می‌شوند. دما معمولاً بین ۵۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد است. انتخاب دما باید به گونه‌ای باشد که به طور مؤثر تنش‌های داخلی را کاهش دهد بدون اینکه به ساختار مواد آسیب برساند. فرآیند گرم کردن باید به آرامی انجام شود تا از ایجاد تنش‌های حرارتی جدید جلوگیری شود.
- نگهداری: بعد از رسیدن به دمای مورد نظر، مواد به مدت معین در دما نگه داشته می‌شوند. این مدت زمان معمولاً بین چند ساعت تا چند روز متغیر است و بستگی به نوع مواد و شرایط جوشکاری دارد. در این مرحله، تنش‌های باقی‌مانده به تدریج کاهش می‌یابند و خواص مکانیکی مواد بهبود می‌یابد. نظارت بر دما و اطمینان از ثابت ماندن آن در طول این مرحله بسیار حیاتی است.
- خنک‌کردن: در نهایت، خنک‌کردن مواد باید به‌صورت کنترل‌شده انجام شود تا از ایجاد تنش‌های جدید جلوگیری شود. خنک‌کردن سریع می‌تواند به ایجاد تنش‌های جدید و کاهش خواص مکانیکی مواد منجر شود. بنابراین، در این مرحله نیز باید دما به تدریج کاهش یابد.
نکات مهم در PWHT
نکات مهم در عملیات تنش‌زدایی حرارتی (PWHT) شامل موارد زیر است:
- انتخاب دما و زمان مناسب: انتخاب دما و زمان مناسب بستگی به نوع مواد و شرایط جوشکاری دارد و باید بر اساس تجربیات قبلی و استانداردهای صنعتی انجام شود؛ در غیر این صورت، عملیات PWHT ممکن است نتایج مطلوبی نداشته باشد.
- عدم رعایت شرایط مناسب: عدم رعایت شرایط مناسب می‌تواند منجر به عدم کاهش کافی تنش‌ها یا آسیب به ساختار مواد شود. به همین دلیل، آگاهی از خواص مواد و شرایط جوشکاری برای موفقیت این عملیات ضروری است.
- استفاده از تجهیزات کنترل دما: استفاده از تجهیزات کنترل دما و ثبت دما در طول عملیات PWHT بسیار حائز اهمیت است. این تجهیزات باید قابلیت اندازه‌گیری دقیق دما را داشته و تغییرات دما را به‌طور لحظه‌ای ثبت کنند تا در صورت نیاز، اصلاحات لازم انجام شود.