جوشکاری عملیات مهمی در بهره‌برداری و نگهداری صنایع مختلف است اما فرایند آن می‌تواند با انتقال تنش‌ها و حرارت‌های باقیمانده به مواد، باعث تضعیف تجهیزات و کاهش خصوصیات مواد تشکیل‌دهندۀ آن‌ها شود. به‌منظور اطمینان از اینکه پس از جوشکاری مقاومت قطعه حفظ می‌شود، باید به‌طور منظم، با استفاده از المنت تنش‌زدایی فرایندی با نام عملیات حرارتی صورت می‌گیرد.
المنت تنش زدایی چیست؟
فرآیند جوشکاری می‌تواند تعداد زیادی تنش باقیمانده را در ماده ایجاد کند که منجر به افزایش پتانسیل خوردگی و ترک خوردگی ناشی از هیدروژن می‌شود. المنت تنش زدایی المنتی است که برای آزاد سازی این تنش‌های باقیمانده و کاهش پتانسیل ترک خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرایند شامل گرم كردن مواد تا دمای خاص و سپس خنک كردن تدریجی آن‌ها است.
المنت‌های تنش زدایی از جنس نیکل کروم داخل قطعات سرامیکی (از جنس آلومینا) به هم متصل شده، مانند کمربند روی سطح جوشکاری قرار گرفته و آن را تا دمای معین گرم می‌کنند. در انتهای المنت‌های تنش زدایی ماده‌ای سرد از جنس نیکل تعبیه شده است تا اپراتور بتواند با ایمنی بیشتر از آن‌ها استفاده کند. از المنت تنش زدایی می‌توان برای کاهش تنش‌های باقیمانده پس از جوشکاری، به عنوان روشی برای کنترل سختی یا حتی برای افزایش مقاومت مواد استفاده کرد.
المنت گرمایش مسطح سرامیکی برای کاربردهایی با دمای بالا (بیش از 450 درجه‌ی سانتیگراد ) مناسب است. این المنت همچنین در مواردی که به ظرفیت ذخیره‌ی گرما نیاز است مورد استفاده قرار می‌گیرند. المنت‌های تنش زدایی سرامیکی انعطاف پذیر هستند و به خوبی روی سطح مورد نظر فرم می‌گیرند.
سایر ویژگی‌های المنت‌های تنش زدایی
فرآیند جوشکاری می‌تواند تنش‌های زیادی در ماده ایجاد کند که منجر به افزایش پتانسیل خوردگی و ترک‌خوردگی ناشی از هیدروژن گردد. المنت تنش‌زدایی المنتی است که برای آزادسازی این تنش‌های باقیمانده و کاهش پتانسیل ترک‌خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرایند شامل گرم کردن مواد تا دمای خاص و سپس خنک کردن تدریجی آن‌هاست.
المنت‌های تنش‌زدایی از جنس نیکل کروم در داخل قطعات سرامیکی (از جنس آلومینا) به هم متصل‌شده ساخته شده‌اند که مانند کمربندی روی سطح جوشکاری قرار می‌گیرند و سطح را تا دمای معین گرم می‌کنند.
المنت گرمایش مسطح سرامیکی برای کاربردهایی با دمای بالای ۴۵۰ درجۀ سانتیگراد مناسب است. المنت‌های تنش‌زدایی سرامیکی انعطاف‌پذیر هستند و به‌خوبی روی سطح موردنظر فرم می‌گیرند.
برخی ویژگی‌های المنت‌های تنش‌زدایی
صفحۀ المنت تنش‌زدایی سرامیکی انعطاف‌پذیر از سیم نیکل کروم رشته‌ای ساخته شده است که با مهره‌های سرامیکی آلومینای متصل‌شده، عایق‌بندی می‌شود. این ساختار بادوام، لایه‌ای انعطاف‌پذیر با مقاومت مکانیکی قابل توجهی را تشکیل می‌دهد. آن‌ها می‌توانند تا ۲۰۵۰ درجۀ فارنهایت (۱۱۲۱ درجۀ سانتیگراد) مورد استفاده قرار گیرند.
بسیاری از المنت‌های حصیری شکل دارای فولاد ضدزنگ بوده و می‌توان از خاصیت آهنربایی آن برای چسبندگی سریع و بهتر استفاده کرد. فرآیند صرفه‌جویی در انرژی از دیگر مزایای استفاده از المنت‌های تنش‌زداست.
موارد استفاده از المنت‌های تنش‌زدایی
- انواع مختلفی از المنت‌های گرمایشی وجود دارد. انتخاب نوع المنت به نوع جسم و دمای عملیات حرارتی بستگی دارد.
- به دلیل طیف گسترده‌ای از ابعاد، از المنت‌های حرارتی تنش‌زدایی قبل و بعد از گرم سازی ساخت‌وسازها، لوله‌های جدار دیواری ضخیم، ترمیم ریخته‌گری، جوش‌های طولی و سایر موارد مشابه استفاده می‌شود.
- عملیات حرارتی پس از جوشکاری می‌تواند مقاومت و قابلیت انعطاف‌پذیری اتصالات جوش داده شده با لیزر را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشد.
- دیگر کاربردهای المنت‌های تنش‌زدایی عبارت‌اند از:
- پیش گرم کردن در جوش درز مستقیم، جوش طولی، ورق فولادی ضخیم و …
- عملیات حرارتی پس از جوشکاری برای مخزن، دیگ بخار یا سایر فلزات
- گرمایش قالب، قطعات فلزی بزرگ و نامنظم و …
- گرمایش خطوط لوله روغن، گاز، آب، پتروشیمی و سایر مواد مشابه.
عملیات حرارتی با استفاده از المنت‌های تنش‌زدایی
اگر عملیات حرارتی پس از جوشکاری با استفاده از المنت تنش‌زدایی به‌خوبی انجام نشود یا به‌طورکلی از آن غفلت شود، تنش‌های باقیمانده می‌توانند با تنش‌های بار همراه شده و از مواد عبور کنند. این مسئله منجر به خرابی جوش، ترک‌خوردگی بیشتر و افزایش حساسیت نسبت به شکستگی می‌شود.
استفاده از عملیات حرارتی به عوامل مختلفی بستگی دارد؛ مواردی مانند سیستم آلیاژ یا سابقۀ عملیات حرارتی بر روی آن. به‌طورکلی، هرچه محتوای کربن ماده‌ای بیشتر باشد و همچنین هرچقدر محتوای آلیاژ و ضخامت مقطع بالاتر باشد، پس از جوشکاری، نیاز آن به عملیات حرارتی با المنت تنش‌زدایی بیشتر می‌شود.
هنگامی ترک‌خوردگی ناشی از هیدروژن (HIC) رخ می‌دهد که سطح بالای هیدروژن محیط در هنگام جوشکاری به ماده نفوذ کند. می‌توان با گرم کردن مواد پس از جوشکاری، هیدروژن را از منطقۀ جوش داده شده خارج و از HIC جلوگیری کرد. این فرایند باید بلافاصله پس از اتمام جوشکاری آغاز شود. بسته به نوع و ضخامت مواد، لازم است ماده تا درجۀ حرارت مشخصی، گرم شده و چند ساعت در این دما نگه داشته شود.