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焊件的預熱、消氫及焊后熱處理

金屬在焊接過程中的熱加工方法之一。尤其對普通低鋼厚板和高碳含量焊板,由于焊接熱循環對金屬材料的局部受熱作用,使其內部組織發生各種變化,直接影響焊接接頭的力學性能。此外,由于冶金條件的改變以及不同的加熱、冷卻速度都會導致焊縫與熱影響區組織不均勻,從而對焊接接頭的力學性能產生間接而直接的影響。這樣,就有必要在焊前、焊過程中段焊后,對部分或所有焊件,采取加熱、保溫、控制冷卻速度等措施,以改變或改善其力學性能。


1、焊前預熱


含碳高的碳素鋼和第合金高強鋼,由于焊接時或焊后冷卻速度過大,會產生淬硬組織,造成冷裂紋。


焊接前預熱的目的是減緩焊接接頭的冷卻速度,適當延長800℃~500℃之間的冷卻時間(預熱溫度越高,冷卻時間越長),以減少或避免淬硬組織的產生,降低焊接應力,有利于氫氣逸出,防止冷裂紋發生。


2、消氫處理


消氫法主要應用于高強級低合金鋼及大厚度焊接結構。因為氫氣在鋼中的溶解程度隨鋼溫度的降低而迅速降低,如果焊后很快冷卻到100℃以下,則氫氣來不及從焊縫中逸出,因此在經過一段時間(幾小時、幾天甚至更長時間)之后,氫氣在熱影響區(或焊縫金屬)中的擴散會產生很大的壓力,從而造成了延遲裂紋。氫處理是為了避免延遲裂紋。


消氫處理又稱后熱。通常后熱值在250-350℃之間,一般情況下,保溫時間取決于焊件的厚度,一般為1-3h。對部分低合金高強鋼厚壁容器,采用后熱300-350℃,保溫1h即可完全避免延遲裂紋,可將預熱溫度降低50℃。


同時,要像預熱一樣,在坡口兩側保持75-100毫米的局部后熱溫度。調質鋼應防止局部超過回火溫度。


3、焊后熱處理


通過對固體金屬進行熱、熱、冷處理,改善其內部組織,達到理想性能的熱處理工藝。焊后熱處理是為了提高焊接接頭的組織性能,或者為了消除殘余應力而進行的熱處理。常用的焊后熱處理包括消除應力退火、正火、正火加回火、調質處理等。焊接后熱處理的主要作用是降低殘余應力,增加組織穩定性,軟化硬化區域,促進氫逸出,提高耐應力腐蝕性,提高接頭的塑性、韌性和高溫力學性能。因為消除應力是焊后熱處理的最主要作用,所以通常將消除應力退火稱為焊后熱處理。


焊接后熱處理一般只有在特殊情況下需要重要產品。對于一些焊接產品,焊后殘余應力較小或者需要保留部分殘余應力(如多層容器包裹層板的焊縫后殘余應力),則無需進行焊后熱處理。無淬硬性組織,但仍具有一定的塑性與韌性,在使用中無不良影響,且無需進行焊后熱處理。

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