پوسٹ-ویلڈ ہیٹ ٹریٹمنٹ کولنگ ریٹ 400 ڈگری سے 200 ڈگری تک کس طرح 316 سٹینلیس سٹیل ہیٹر اینڈ کیپس کی بقایا تناؤ میں نرمی اور پٹنگ مزاحمت کو متاثر کرتی ہے۔

تناؤ سے نجات کے لیے درجہ حرارت کی نازک ونڈو حساسیت کے بغیر

اینڈ کیپ ویلڈنگ کی تکنیک 316 سٹین لیس سٹیل لپیٹے ہوئے الیکٹرک ہیٹنگ ٹیوبوں میں بقایا تناؤ پیدا کرتی ہے جو اسٹریس کورروشن کریکنگ (ایس سی سی) کا سبب بن سکتی ہے اور کلورائیڈ کے حالات میں پٹنگ مزاحمت کو خراب کر سکتی ہے۔ یہ بقایا دباؤ اکثر پوسٹ-ویلڈ ہیٹ ٹریٹمنٹ (PWHT) کے ذریعے 400-450 ڈگری پر 1-2 گھنٹے کے لیے ختم کیے جاتے ہیں۔ تاہم، PWHT درجہ حرارت سے 200 ڈگری تک ٹھنڈک کی شرح کا کافی لیکن عام طور پر تناؤ میں نرمی کی ڈگری اور مواد کی سنکنرن مزاحمت دونوں پر نظر انداز کیا جاتا ہے۔ اگر 300-450 ڈگری رینج میں آہستہ آہستہ ٹھنڈا کیا جائے تو اسٹینڈرڈ 316 اناج کی حدود (حساسیت) پر کرومیم سے بھرپور کاربائڈز کو تیز کرے گا۔ تیز ٹھنڈک (ہوا یا پانی بجھانے) تناؤ کو ختم کرنے والی ساخت کو بغیر کسی حساسیت کے برقرار رکھتی ہے۔ PWHT کولنگ ریٹ، بقایا تناؤ میں کمی، اور پٹنگ مزاحمت کے درمیان تعلق کو اس مضمون میں درست کیا گیا ہے، جو ویلڈ کے بعد کے بہترین علاج کے لیے ایک وضاحتی فریم ورک پیش کرتا ہے۔

تناؤ سے نجات اور حساسیت کے انسدادی اثرات

PWHT کے دوران 316 سٹینلیس سٹیل میں 400-450 ڈگری پر دو تھرمل طور پر متحرک رد عمل بیک وقت ہوتے ہیں۔ پہلا تناؤ سے نجات ہے۔ ویلڈنگ کی وجہ سے بقایا دباؤ (عام طور پر 100–300 MPa) کو ڈس لوکیشن موشن اور ریکوری کے ذریعے آرام دیا جاتا ہے۔ یہ عمل لوگاریتھمک ہے اور 70-% بقایا تناؤ 1 گھنٹے کے بعد 450 ڈگری پر جاری ہوتا ہے۔ دوسرا مرحلہ کاربائیڈ کی ترسیب ہے: تقریباً 450 ڈگری سے اوپر درجہ حرارت، کرومیم کاربائیڈز نیوکلیئٹ ہو سکتے ہیں، حالانکہ بارش سست ہے۔ جیسے ہی مواد PWHT درجہ حرارت سے ٹھنڈا ہوتا ہے یہ دوبارہ حساسیت کی حد (450-850 ڈگری) سے گزرتا ہے۔ تاہم، چونکہ PWHT درجہ حرارت (400-450 ڈگری ) حساسیت کی حد سے نیچے ہے، اس لیے ہولڈ کے دوران کوئی اضافی کاربائیڈز تیز نہیں ہوتے ہیں۔ خطرہ اس وقت ہوتا ہے جب بھٹی کو آہستہ ٹھنڈا کیا جاتا ہے اور ٹھنڈک کے دوران مواد کا درجہ حرارت 450 ڈگری سے بڑھ جاتا ہے؟ ایسا نہیں ہوتا ہے - PWHT 400-450 ڈگری پر کیا جاتا ہے لہذا ٹھنڈک حساسیت کی حد سے نیچے سے شروع ہوگی۔ PWHT کے لیے اصل خطرہ 500-600 ڈگری پر ہوتا ہے (کبھی کبھی زیادہ مکمل تناؤ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے) جب 450-850 ڈگری تک بتدریج ٹھنڈک حساسیت پیدا کرتی ہے۔ 400-450 ڈگری PWHT کے دوران، اہم تشویش حساسیت نہیں ہے، بلکہ تفریق ٹھنڈک کی وجہ سے بقایا دباؤ کا دوبارہ تعارف ہے۔ کوئی بھی غیر یکساں کولنگ (ویلڈ کا ایک رخ دوسرے کے مقابلے میں تیزی سے ٹھنڈا ہوتا ہے) 50-100 MPa کے نئے تھرمل دباؤ پیدا کر سکتا ہے جو بڑی حد تک تناؤ کو دور کرنے والے ہولڈ کے فائدے کی نفی کرتا ہے۔

پٹنگ مزاحمت اور بقایا تناؤ پر کولنگ ریٹ کے اثر کی مقدار

آخری بقایا تناؤ کا اندازہ X- رے کے پھیلاؤ کے ذریعے کیا گیا تھا اور پٹنگ مزاحمت کا اندازہ 1 M NaCl میں کریٹیکل پٹنگ ٹمپریچر (CPT) ٹیسٹنگ کے ذریعے کیا گیا تھا، 450 ڈگری، 1-hour PWHT کے ویلڈیڈ 315 ملی میٹر موٹائی والی دیوار کے ٹیسٹ میں ٹھنڈک کی شرح کی حد سے زیادہ۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ ٹھنڈک کی رفتار کا حساسیت پر معمولی اثر پڑتا ہے (تمام نمونے غیر حساس رہے کیونکہ زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کبھی بھی حساسیت کی حد سے تجاوز نہیں کرتا تھا) لیکن تھرمل گریڈینٹ اثرات کی وجہ سے آخری بقایا تناؤ پر مضبوط اثر پڑتا ہے۔

PWHT کولنگ کا طریقہ 450 ڈگری تخمینہ شدہ کولنگ ریٹ (450 ڈگری سے 200 ڈگری) ویلڈ پر آخری بقایا تناؤ (MPa) تناؤ سے نجات کی کارکردگی (%- ویلڈڈ اسٹریس) کریٹیکل پٹنگ ٹمپریچر (ڈگری) (1 M NaCl) خدمات کے لیے تجویز کردہ
ٹھنڈی بھٹی (پاور آف)5-10 ڈگری فی گھنٹہ 60-80 60-70 %52-56 نہیں (مؤثر نہیں)
اب بھی ٹھنڈی ہوا (افقی) 100-200 ڈگری فی گھنٹہ 40-60 70-80 %54-58 اعتدال پسند کلورائڈز کے لیے موزوں ہے
جبری ہوا کا پنکھا 300-500 ڈگری فی گھنٹہ 30-45 80-85 %55-59 جی ہاں
پانی بجھانا (ڈوبنا) 1000-2000 ڈگری/گھنٹہ 20-30 85-90% 56-60جی ہاں، بہترین ہائی کلورائیڈ
کوئی PWHT نہیں (بطور - ویلڈڈ) N/A 150-250 0 % 50-54 کلورائڈ سروس کے لیے نہیں
500-600 ڈگری پر PWHT کا خصوصی کیس

In some situations where more comprehensive stress relief is required (e.g. heaters for high pressure duty or severe thermal cycling), PWHT at 500-600 °C for 1-2 hours is occasionally specified. Stress reduction efficiency at these temperatures is 90-95 % however the material is passed through the sensitisation range during heating and cooling. Severe sensitisation is seen in standard 316 (max 0.08 % C) with CPT decreasing to 35-40 °C and slow cooling from 550 °C, inappropriate for any chloride service. For these PWHT temperatures, the cooling rate is crucial. Water quenching from 550 °C (cooling rate >1000 ڈگری /گھنٹہ سے 850-450 ڈگری ) پتلی دیواروں والی نلیاں میں حساسیت کو دباتا ہے، سی پی ٹی کو 55-60 ڈگری کے ارد گرد رکھتا ہے۔ ویلڈڈ حصے کو بجھانے والے پانی سے تھرمل جھٹکا، تاہم، مسخ یا ٹوٹ پھوٹ کا باعث بن سکتا ہے۔ 480 ڈگری سے زیادہ PWHT کی ضرورت والے کسی بھی ہیٹر کے لیے ترجیحی حل 316L (زیادہ سے زیادہ 0.03 % C) کا استعمال کرنا ہے

PWHT کولنگ کے لیے عملی سفارشات

پانی کی خدمت میں زیادہ تر 316 شیتھڈ ہیٹروں کے لیے، تجویز کردہ PWHT 1 گھنٹے کے لیے 450 ڈگری ہے جس کے بعد جبری ہوا کولنگ (300-500 ڈگری/گھنٹہ کی ٹھنڈک کی شرح)۔ یہ علاج بقایا دباؤ کو 80-85٪ تک کم کرتا ہے اور حساسیت پیدا نہیں کرتا، کیونکہ زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت حساسیت کی حد سے نیچے ہے۔ پانی بجھانے سے تناؤ میں کچھ زیادہ کمی آتی ہے لیکن اس کے بگڑنے کا زیادہ امکان ہوتا ہے اور یہ شاذ و نادر ہی ضروری ہوتا ہے۔ مندرجہ ذیل جدول PWHT درجہ حرارت، ٹھنڈک کی شرح اور خدمت کی خرابی کے لحاظ سے مواد کے درجے کے انتخاب کے لیے فیصلہ کن رہنما کے طور پر کام کرتا ہے۔

سروس انوائرمنٹ کلورائیڈ لیول (ppm) زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت (ڈگری) تجویز کردہ PWHT کولنگ ریٹ میٹریل گریڈ
خشک (غیر-کلورائڈ) کوئی بھی کوئی نہیں (بطور-ویلڈ) N/A 316L
کم کلورائیڈ<200 <80 450°C, 1 hour Forced air 316 
اعتدال پسند کلورائد 200-500<80 450°C, 1 hour Forced air or water quench Preferred 316L
ہائی کلورائد 500-1500<70 450°C, 1 hour Water quench 316L necessary
Very high chloride >1500 <60 500-550oC, 1 hour Water quench 316L (or upgrade to duplex)
فیلڈ کی تصدیق پر PWHT کی تاثیر

سروس ہیٹر کے اندر-، جہاں PWHT کی سرگزشت نامعلوم ہے، دو طریقے استعمال کیے جا سکتے ہیں تاکہ یہ تعین کیا جا سکے کہ آیا بقایا دباؤ کافی حد تک جاری ہو گیا ہے۔ پہلا ASTM G38 U- موڑ ٹیسٹ ہے، جس میں ہیٹر کے سیدھے حصے سے ایک چھوٹا سا نمونہ 180 ڈگری موڑ کر ابلتے ہوئے میگنیشیم کلورائیڈ میں رکھا جاتا ہے۔ اگر کریکنگ 100 گھنٹے سے پہلے پیدا ہوتی ہے، تو بقایا دباؤ 100 MPa سے تجاوز کر جاتا ہے۔ دوسرا طریقہ یہ ہے کہ ویلڈ پر باقی ماندہ تناؤ کو X- رے کے پھیلاؤ کے ذریعے درست کیا جائے لیکن اس کے لیے مخصوص آلات کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ زیادہ تر صارفین کے لیے حقیقت پسندانہ حل ہے۔ خریداری کے آرڈر پر پی ڈبلیو ایچ ٹی کی وضاحتیں درج کریں اور اس بات کی تصدیق کریں کہ طریقہ کار (وقت، درجہ حرارت، کولنگ کا طریقہ) پر عمل کیا گیا تھا۔

نتیجہ: کلورائیڈ سروس کے لیے پی ڈبلیو ایچ ٹی کے حصے کے طور پر کولنگ ریٹ کی تفصیلات

316 سٹینلیس سٹیل ہیٹر اینڈ کیپس کے لیے، 1 گھنٹے کے لیے 450 ڈگری پر ویلڈ ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد جب زبردستی ایئر کولنگ 80-85 فیصد تناؤ کو بغیر کسی حساسیت کے، SCC کے خلاف مزاحمت کو بہت زیادہ بڑھاتی ہے اور کلورائڈ ماحول میں ڈال دیتی ہے۔ ٹھنڈک کو سست کرنے کی سفارش نہیں کی جاتی ہے (بھٹی میں) کیونکہ اس سے تناؤ کے خاتمے کی کارکردگی کم ہو جائے گی۔ پانی کو بجھانے سے زیادہ سے زیادہ تناؤ میں کمی آتی ہے، لیکن یہ پیچیدگی اور خطرے کو بھی بڑھاتا ہے کلورائیڈ سروس کے لیے، PWHT کی وضاحت کرنے والے انجینئرز کو ہولڈ ٹمپریچر اور کولنگ کا طریقہ بھی بیان کرنا چاہیے۔ یہاں دیا گیا طریقہ کار صارفین کو PWHT پیرامیٹرز کو منتخب کرنے کی اجازت دیتا ہے جو سنکنرن مزاحمت کو زیادہ سے زیادہ کرتے ہیں جبکہ غیر مناسب ٹھنڈک کے ساتھ ہونے والی ناپسندیدہ حساسیت کو روکتے ہیں، کولنگ کی شرح کو بقایا تناؤ اور پٹنگ مزاحمت سے جوڑ کر۔