bedrijfsnieuws over Het Belang van Warmtebehandeling na het Lassen (PWHT) voor Flenzen

Voor bepaalde soorten metalen flenzen, vooral die bestemd zijn voor hoge druk, hoge temperatuur of kritieke toepassingen, is Post-Weld Heat Treatment (PWHT) niet alleen een aanbevolen praktijk, maar een cruciale stap om de integriteit en levensduur van de verbinding te waarborgen. PWHT, ook bekend als spanningsarmgloeien, is een gecontroleerd proces van het verwarmen, weken en afkoelen van een gelast onderdeel om restspanningen te verminderen en de mechanische eigenschappen van de las en de omliggende warmtebeïnvloede zone (WBZ) te verbeteren.

Waarom is PWHT nodig voor flenzen?

Lassen introduceert van nature aanzienlijke thermische spanningen in het metaal. Wanneer het gesmolten lasmetaal stolt en afkoelt, trekt het samen en trekt het aan het omliggende basismateriaal. Deze ongelijke verwarming en afkoeling creëert:

1. Restspanningen: Dit zijn interne spanningen die 'opgesloten' zitten in het materiaal, zelfs nadat de externe krachten (zoals laswarmte) zijn verwijderd. Hoge restspanningen kunnen leiden tot:

   • Vervorming en kromtrekken: Beïnvloedt de vlakheid van de flens, waardoor een goede afdichting van de pakking moeilijk wordt.

   • Scheurvorming: Vooral in gevoelige materialen kunnen restspanningen leiden tot vertraagde waterstofscheuren of spanningscorrosie.

   • Verminderde vermoeiingslevensduur: Hoge restspanningen kunnen fungeren als reeds bestaande belastingen, waardoor het vermogen van het materiaal om cyclische belasting te weerstaan, afneemt.

2. Veranderingen in microstructuur en mechanische eigenschappen: De snelle verwarming en afkoeling tijdens het lassen kan de microstructuur van het lasmetaal en de WBZ veranderen, wat soms leidt tot hardere, brozere gebieden.

PWHT pakt deze problemen aan door:

• Spanningsvermindering: Door de gelaste flens (of de lasnek van een flens die aan een pijp is gelast) te verwarmen tot een specifieke temperatuur (onder de transformatietemperatuur), deze gedurende een bepaalde periode vast te houden en vervolgens langzaam af te koelen, kunnen de atomen in het metaal zich herschikken. Dit vermindert of herverdeelt de interne restspanningen, waardoor het onderdeel stabieler wordt en minder gevoelig is voor vervorming of scheurvorming.

• Verbetering van taaiheid en ductiliteit: Voor sommige gelegeerde staalsoorten kan PWHT de harde, broze microstructuren die tijdens het lassen zijn gevormd, temperen, waardoor hun taaiheid en ductiliteit worden verbeterd. Dit is vooral belangrijk voor toepassingen waarbij broos breken een probleem is (bijvoorbeeld toepassingen bij lage temperaturen).

• Waterstofverwijdering: PWHT kan de diffusie van eventueel vastgehouden waterstof uit de las en WBZ vergemakkelijken, waardoor vertraagde waterstofscheuren worden voorkomen, wat een aanzienlijk probleem is voor bepaalde hoogwaardige staalsoorten.

Wanneer is PWHT vereist voor flenzen?

De vereiste voor PWHT wordt doorgaans bepaald door:

• Materiaalsoort: Gebruikelijk voor gelegeerde staalsoorten (bijvoorbeeld chroom-molybdeenstaalsoorten zoals ASTM A182 F11, F22) die worden gebruikt bij hoge temperaturen, of bepaalde koolstofstaalsoorten (vooral dikkere secties). Roestvast staal vereist over het algemeen geen PWHT voor spanningsvermindering, maar kan wel een oplossingsgloeibehandeling ondergaan voor corrosiebestendigheid.

• Dikte: Dikkere secties zijn gevoeliger voor hoge restspanningen en vereisen vaak PWHT. Lascodes (bijvoorbeeld ASME B31.1, B31.3, ASME Sectie VIII) specificeren minimale diktes waarboven PWHT verplicht is voor bepaalde materialen.

• Servicecondities: Toepassingen met hoge druk, hoge temperatuur, cyclische belasting of corrosieve omgevingen waar spanningscorrosie een risico vormt, vereisen vaak PWHT.

• Codevereisten: Verschillende internationale en industriespecifieke las- en drukvatcodes (bijvoorbeeld ASME Boiler and Pressure Vessel Code, API-normen) schrijven PWHT voor op basis van materiaal, dikte en service.

Overwegingen voor PWHT:

• Gecontroleerde verwarming en afkoeling: De verwarmings- en afkoelingssnelheden moeten zorgvuldig worden gecontroleerd om nieuwe spanningen of scheurvorming te voorkomen.

• Temperatuuruniformiteit: De gehele laszone moet gelijkmatig worden verwarmd.

• Apparatuur: PWHT kan worden uitgevoerd in grote ovens of door lokale warmtebehandeling (bijvoorbeeld met behulp van elektrische weerstandsverwarmingselementen of inductiespoelen rond de las).

• Kosten en logistiek: PWHT voegt kosten en tijd toe aan het productie- en fabricageproces.

Kortom, voor veel kritieke toepassingen is de integriteit van een metalen flens pas compleet nadat deze Post-Weld Heat Treatment heeft ondergaan. Dit essentiële metallurgische proces transformeert een potentieel belaste en broze las in een stabielere, taaiere en duurzamere verbinding, waardoor de veiligheid en de betrouwbaarheid op lange termijn van het gehele leidingsysteem fundamenteel worden verbeterd.