焊接接頭的熱處理

陜西沃德機電工程有限公司

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（一）概述
1、熱處理的概念
把金屬加熱到給定溫度并保持一段時間，然后選定速度和方法使之冷卻以得到所需要的顯微組織和性能的操作工藝，被稱為熱處理。施工中的熱處理一般是指焊接接頭（熱影響區(qū)）的熱處理。焊接接頭（熱影響區(qū)）的熱處理的過程就是把焊接接頭均勻加熱到一定溫度、保溫，然后冷卻的過程。
2、熱處理的意義
焊接接頭的熱處理能防止焊接部位的脆性破壞、延遲裂紋、應力腐蝕和氫氣腐蝕等。經(jīng)過正確的熱處理，可以使焊接殘余應力松弛，淬硬區(qū)軟化，也可以改善組織，降低含氫量，提高耐腐蝕性、沖擊韌性，蠕變極限等。但如果焊接接頭熱處理不當，反而會使接頭的性能下降。
（二）焊前預熱
預熱是焊接時一項重大工藝措施，尤其是焊接厚工件。對焊件進行焊前預熱，可防止或減少應力的產(chǎn)生。對于焊接某些重要結構，如高壓厚壁容器或塑性較差以及淬火傾向很強的焊件，一般都要進行焊前預熱，以防止焊接過程中產(chǎn)生裂紋。預熱的作用在于減少焊縫金屬與母材間的溫度差，即提高焊接接頭初始溫度，從而減少收縮應力，降低焊縫冷卻速度，控制鋼材的組織轉變，避免在熱影響區(qū)中形成脆性馬氏體，減輕局部硬化，改善焊縫質量。因為預熱有利于排氣、排渣，故可減少氣孔、夾渣等缺陷。
焊件是否需要預熱以及預熱溫度是多少，應根據(jù)鋼板的化學成分、板厚，容器的結構剛性、焊接形式、焊接方法和焊接材料以及環(huán)境溫度等因素綜合考慮。
（三）焊后熱處理
1、焊接殘余應力是由于焊接引起焊件不均勻的溫度分布，焊縫金屬的熱脹冷縮等原因造成的，所以伴隨焊接施工必然會產(chǎn)生殘余應力。
消除殘余應力的最通用的方法是高溫回火，即將焊件放在熱處理爐內(nèi)加熱到一定溫度和保溫一定時間，利用材料在高溫下屈服極限的降低，使內(nèi)應力高的地方產(chǎn)生塑性流動，彈性變形逐漸減少，塑性變形逐漸增加而使應力降低。
焊后熱處理對金屬抗拉強度、蠕變極限的影響與熱處理的溫度和保溫時間有關。焊后熱處理對焊縫金屬沖擊韌性的影響隨鋼種不同而不同。
2、熱處理方法的選擇
焊后熱處理一般選用單一高溫回火或正火加高溫回火處理。對于氣焊焊口采用正火加高溫回火熱處理。這是因為氣焊的焊縫及熱影響區(qū)的晶粒粗大，需要細化晶粒，故采用正火處理。然而單一的正火不能消除殘余應力，故需再加高溫回火以消除應力。單一的中溫回火只適用于工地拼裝的大型普通低碳鋼容器的組裝焊接，其目的是為了達到部分消除殘余應力和去氫。絕大多數(shù)場合是選用單一的高溫回火。熱處理的加熱和冷卻不宜過快，力求內(nèi)外壁均勻。
3、焊后熱處理的加熱方法
⑴感應加熱。鋼材在交變磁場中產(chǎn)生感應電勢，因渦流和磁滯的作用使鋼材發(fā)熱，即感應加熱。現(xiàn)在工程上多采用設備簡單的工頻感應加熱。
⑵輻射加熱。輻射加熱由熱源把熱量輻射到金屬表面，再由金屬表面把熱量向其他方向傳導。所以，輻射加熱時金屬內(nèi)外壁溫度差別大，其加熱效果較感應加熱為差。輻射加熱常用火焰加熱法、電阻爐加熱法、紅外線加熱法。
（四）整體熱處理
整體熱處理是為了消除焊接產(chǎn)生的應力，穩(wěn)定各種幾何尺寸，改變焊接金相組織，提高金屬的韌性和抗應力能力，阻止裂紋的產(chǎn)生。由于焊接時局部加熱，焊接金屬的金相組織的變化而引起內(nèi)應力，另外焊縫應力分布已比較復雜，同時金屬也產(chǎn)生內(nèi)應力。為了消除殘余應力和減輕焊縫附近金相組織的局部硬化，改善焊縫的機械性能，采用整體熱處理方法。如球罐組裝焊接后，采用整體熱處理的方法有兩種：一是內(nèi)燃法，一是電加熱法。
（五）設備焊縫熱處理
現(xiàn)場組裝設備的焊縫熱處理，應符合產(chǎn)品合格證書中提供的條件和圖紙的要求與GB150-89“鋼制壓力容器”和GB50236-98“現(xiàn)場設備、工藝管道焊接工程施工及驗收規(guī)范”的有關規(guī)定。
1、容器及其受壓元件符合下列條件之一者，應進行熱處理。
A、B類焊縫，各處的母材名義厚度符合下列條件者：
⑴碳素鋼厚度大于34mm
⑵16MnR厚度大于30mm
⑶15MnVR厚度大于28mm
⑷任意厚度的其它低合金鋼
對于不同厚度的A、B類焊縫，上述所指厚度按薄者考慮；對于不同類鋼種相焊的A、B類焊縫，按熱處理要求的鋼種確定。
2、冷形成和中溫形成圓筒厚度符合以下條件者：
⑴碳素鋼、16MnR的名義厚度不大于或小于設計內(nèi)徑D的3%；
⑵其它低合金鋼的名義厚度不大于或小于設計內(nèi)徑D的2.5%。
3、圖紙注明有應力腐蝕的容器。
4、圖紙注明盛裝毒性為極度危險或高度危害介質的容器
5、有防腐要求的奧氏體不銹鋼及復合鋼板制作容器的表面，應進行酸洗、鈍化處理。
6、根據(jù)所制訂的工藝規(guī)程，需要焊后進行消氫處理的容器，如果焊后隨即進行消除殘余應力的熱處理時，則可免作消氫處理。