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焊件的预热、消氢及焊后热处理

金属在焊接过程中的热加工方法之一。尤其对普通低钢厚板和高碳含量焊板,由于焊接热循环对金属材料的局部受热作用,使其内部组织发生各种变化,直接影响焊接接头的力学性能。此外,由于冶金条件的改变以及不同的加热、冷却速度都会导致焊缝与热影响区组织不均匀,从而对焊接接头的力学性能产生间接而直接的影响。这样,就有必要在焊前、焊过程中段焊后,对部分或所有焊件,采取加热、保温、控制冷却速度等措施,以改变或改善其力学性能。


1、焊前预热


含碳高的碳素钢和第合金高强钢,由于焊接时或焊后冷却速度过大,会产生淬硬组织,造成冷裂纹。


焊接前预热的目的是减缓焊接接头的冷却速度,适当延长800℃~500℃之间的冷却时间(预热温度越高,冷却时间越长),以减少或避免淬硬组织的产生,降低焊接应力,有利于氢气逸出,防止冷裂纹发生。


2、消氢处理


消氢法主要应用于高强级低合金钢及大厚度焊接结构。因为氢气在钢中的溶解程度随钢温度的降低而迅速降低,如果焊后很快冷却到100℃以下,则氢气来不及从焊缝中逸出,因此在经过一段时间(几小时、几天甚至更长时间)之后,氢气在热影响区(或焊缝金属)中的扩散会产生很大的压力,从而造成了延迟裂纹。氢处理是为了避免延迟裂纹。


消氢处理又称后热。通常后热值在250-350℃之间,一般情况下,保温时间取决于焊件的厚度,一般为1-3h。对部分低合金高强钢厚壁容器,采用后热300-350℃,保温1h即可完全避免延迟裂纹,可将预热温度降低50℃。


同时,要像预热一样,在坡口两侧保持75-100毫米的局部后热温度。调质钢应防止局部超过回火温度。


3、焊后热处理


通过对固体金属进行热、热、冷处理,改善其内部组织,达到理想性能的热处理工艺。焊后热处理是为了提高焊接接头的组织性能,或者为了消除残余应力而进行的热处理。常用的焊后热处理包括消除应力退火、正火、正火加回火、调质处理等。焊接后热处理的主要作用是降低残余应力,增加组织稳定性,软化硬化区域,促进氢逸出,提高耐应力腐蚀性,提高接头的塑性、韧性和高温力学性能。因为消除应力是焊后热处理的最主要作用,所以通常将消除应力退火称为焊后热处理。


焊接后热处理一般只有在特殊情况下需要重要产品。对于一些焊接产品,焊后残余应力较小或者需要保留部分残余应力(如多层容器包裹层板的焊缝后残余应力),则无需进行焊后热处理。无淬硬性组织,但仍具有一定的塑性与韧性,在使用中无不良影响,且无需进行焊后热处理。

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