溶接により、HAZ に高い引張残留応力が残ります (多くの場合、Q355NH の降伏強度に達します)。このストレスが「原動力」として働きます。応力腐食割れ(SCC)-特に、腐食性媒体(Cl- など)が小さな表面欠陥に侵入し、応力線に沿った亀裂を促進する過酷な環境(沿岸の塩水噴霧、産業排気など)で発生します。
PWHT (主に 550 ~ 620°C での応力除去焼鈍) は、次の方法で残留応力の 60 ~ 80% を軽減します。
HAZ 内での原子の拡散を可能にして内部応力フィールドを再配置します。
局所的なハードゾーンを軟化させて応力集中点を排除します。
これにより、SCC の「応力要因」が取り除かれ、HAZ で腐食による亀裂が発生しにくくなります。{0}}
Q355NH の耐食性は、均一に分布した合金元素 (Cu、Cr、P) を含む均一な微細構造上にのみ形成される、緻密で付着した錆層 (FeO(OH) および Fe₃O4 が豊富) に依存しています。溶接はこれを妨げます。
HAZ は不均一な微細構造 (例: 粗粒ゾーン、脆性マルテンサイト) を形成し、合金偏析(Cr/Cu 炭化物は粒界で析出し、マトリックスから耐食性元素が枯渇した状態になります)。{0}}
これらの欠陥により、不均一な錆が発生し、{0}HAZ に緩んだ多孔質の錆が形成され、基材を保護できなくなります。
PWHT は次のようにしてこれを修正します。
歪取り焼鈍: 脆いマルテンサイトを延性フェライト-パーライトに変換し、合金の偏析を軽減します(穏やかな原子拡散により)。
正規化(重度の粒子粗大化の場合): 特大の HAZ 粒子を微細で均一なフェライト-パーライトに精製し、合金元素が均一に分散されるようにします。
均一な微細構造により、HAZ は一貫した緻密な錆層を形成し、母材のさらなる腐食に耐える能力に匹敵します。{0}}
溶接により、HAZ に小さな欠陥 (微小亀裂、酸化物介在物など) が生じる可能性があり、これが「腐食ホットスポット」として機能し、ここに腐食媒体が蓄積し、孔食や隙間腐食を引き起こします。{2}}
PWHT は、次のような欠陥を軽減するのに役立ちます。
応力除去焼鈍は、粒界の拡散を促進することによって小さな微小亀裂を閉じます。
PWHT のゆっくりとした加熱/冷却サイクルにより、(ガスを逃がし、酸化物をわずかに溶解させることで) 酸化物含有物が減少します。
欠陥が少ないということは、局所的な腐食の開始点が少なくなることを意味し、HAZ の全体的な耐食性が向上します。