预热、后热及焊后热处理的应用

在焊接过程中，由于母材受到了一个焊接热循环过程，导致焊缝及热影响区的组织发生变化，这样直接地影响焊接接头的力学性能。因此，为保证焊接结构的性能与质量，防止焊接缺陷产生，在焊接施工中，特别是在焊接厚板、易淬硬钢以及高刚度结构时，往往需要采取预热、后热及焊后热处理等工艺措施。预   热预热是在焊前对焊件的全部或局部按规定温度进行加热的工艺措施。重要构件的焊接、合金钢的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必须预热。
1预热作用◆ ◆ 减缓焊后的冷却速度，有效防止裂纹的产生适当延长800~500℃区间的冷却时间，有利于焊金属中扩散氢的逸出避免产生氢致裂纹，同时也可减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高焊接接头的抗裂性。◆ ◆ 降低焊接应力均匀的局部预热或整体预热，可以减少被焊工件各部分的温度差(也称为温度梯度)，这样，一方面降低了焊接应力，另一方面降低了焊接应变速率，从而有利于避免产生焊接裂纹。◆ ◆ 降低焊接结构的约束度预热对降低角接接头的约束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。
2预热要求◆ ◆ 预热温度预热温度的高低，应根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的约束程度、焊接方法和焊接环境以及有关产品的技术标准等条件综合考虑，重要的结构要经过裂纹试验确定不产生裂纹的最低预热温度。预热温度选得越高防止裂纹产生的效果越好;但超过必须的预热温度，会使熔合区附近的金属晶粒粗化，降低焊接接头的质量，劳动条件也更加恶化。◆ ◆ 预热方式整体预热通常用各种炉子加热，但在实际焊接生产过程中，许多大型结构采用整体预热是困难的，甚至是不可能的，如大型球罐、管道等，因此常采用局部预热的办法来防止产生裂纹，局部加热一般采用气体火焰加热或红外线加热。预热温度常用表面温度计测量。
3注意事项◆ ◆ 不同钢号相焊时，预热温度按预热温度要求较高的钢号选取；◆ ◆ 采取局部预热时，应防止局部应力过大。预热的范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍范围，且不小于100mm；◆ ◆ 需要预热的焊件在整个焊接过程中的温度应不低于预热温度；◆ ◆ 当用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时，亦考虑预热要求。后   热后热就是在焊后立即对焊接结构整体或局部加热，并保温一定的时间，然后再空冷的工艺措施。生产中采用后热可在降低预热温度，甚至取消预热的情况下，仍可以收到与预热相同的效果。●后热作用
◆ ◆ 加速扩散氢的逸出，防止产生延迟裂纹后热特别对防止强度等级较高的低合金钢和约束度较大的焊接结构产生延迟裂纹十分有效，所以后热也称消氢处理。◆ ◆ 有利于降低预热温度在某些含合金元素较多的低合金钢的实际焊接生产中，如果仅依靠预热来避免氢致裂纹的产生，则必须选择较高的预热温度，这样会使操作环境变坏有时还会产生其他不良影响(产生热应力裂纹或结晶裂纹等)，然而增加后热则可以避免这种影响。
●注意事项◆ ◆ 后热的温度及保温时间与工件厚度有关，一般后热的温度取200~350℃保温不低于0.5h。◆ ◆ 由于在热处理的过程中可以达到除氢的目的，所以焊后要立即进行热处理的焊件就不需要再进行后热处理。但如果焊后不能立即进行热处理而焊件又必须除氢时，则需焊后立即作后热处理，否则，有可能在热处理之前的放置期内产生延迟裂纹。
焊后热处理焊后热处理是使固态金属通过加热、保温、冷却等过程，改善其内部组织从而获得预期性能的工艺过程。●热处理作用◆ ◆ 降低或消除焊接残余应力；◆ ◆ 消除焊接热影响区的淬硬组织，改善焊接接头组织与性能；◆ ◆ 促使残余氢逸出，有利于防止延迟裂纹；◆ ◆ 提高结构的几何稳定性；◆ ◆ 增强构件抵抗应力腐蚀的能力。●常用工艺◆ ◆ 消除应力退火消除应力退火的加热温度范围与高温回火相同，一般是将焊件整体或局部加热到550~650℃，经充分保温后缓慢冷却。保温时间一般钢材按每毫米厚度2.5min计算,但不少于15min。厚度超过50mm的，每增加2mm 加15min。整体消除应力退火一般是在炉内进行，可将80%-90%的残余应力消除掉。局部消除应力退火可用红外线加热器、工频感应加热器等进行局部加热，但应保证有足够的加热宽度。局部消除应力退火基本上可达到与整体消除应力退火相同的效果。◆ ◆ 正火或正火加回火这种焊后热处理一般适用于电渣焊结构，以改善接头的组织和性能。正火是将钢加热到Ac3以上，保温时间按每毫米厚度2min计算，但不少于30min，然后出炉空冷。由于它是一个再结晶过程，所以能获得晶粒较细的组织，从而改善了力学性能。正火加回火是在正火后再进行回火。回火的目的是为了消除正火冷却过程中造成的组织应力，进一步改善钢材或焊接接头的综合性能。◆ ◆ 调质处理这种焊后热处理工艺适用于调质钢或其他要求焊后进行调质处理的焊接结构。经调质处理后，可使钢材或焊接接头获得强度、韧性配合较好的力学性能。淬火即是将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上30~50℃，保温一段时间，然后在水中或油中快速冷却，以得到高硬度组织的热处理工艺方法。●注意事项◆ ◆ 调质钢焊后热处理温度应低于调质处理的回火温度，不同钢号的工件相焊，焊后热处理规范和温度按要求较高的执行，但温度不应超过两者中任一钢种的下临界点 Ac1；◆ ◆ 对有再热裂纹倾向的钢进行焊后热处理时，应注意防止再热裂纹；◆ ◆ 电渣焊焊缝焊后热处理应采用正火+回火工艺规范；◆ ◆ 奥氏体高合金钢制压力容器一般不进行焊后消除应力的热处理；◆ ◆ 焊后热处理应在补焊后，压力试验前进行；◆ ◆ 应尽可能采用整体热处理；◆ ◆ 炉外热处理加热时，应力求内外壁和焊缝两侧温度均匀，恒时在加热范围内，任意两测点温差低于50℃。厚度大于10mm时，应采用感应加热或电阻加热；◆ ◆ 当不得不采用分段热处理时，加热重叠部分的长度至少为1500mm。补焊和简体环缝局部热处理时，焊缝每侧加热带宽度不得小于容器厚度的2倍，接管与容器相焊的整圈焊缝热处理时，加热带宽度不得小于壳厚度的6倍。分段和局部热处理加热区外应采取防止有害温度梯度的措施；◆ ◆ 焊后热处理的测温必须准确可靠，应采用自动温度记录，所用仪表、热电偶及其附件应通过计量鉴定。应合理布置测温点，如管道热处理测温点应对称布置在焊缝两侧，且不得少于两点。水平管道的测温点则应上下对称布置；◆ ◆ 热处理后，应做好记录和标记，如打上热处理工代号钢印等。

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