焊接接头的热处理

陕西沃德机电工程有限公司

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（一）概述
1、热处理的概念
把金属加热到给定温度并保持一段时间，然后选定速度和方法使之冷却以得到所需要的显微组织和性能的操作工艺，被称为热处理。施工中的热处理一般是指焊接接头（热影响区）的热处理。焊接接头（热影响区）的热处理的过程就是把焊接接头均匀加热到一定温度、保温，然后冷却的过程。
2、热处理的意义
焊接接头的热处理能防止焊接部位的脆性破坏、延迟裂纹、应力腐蚀和氢气腐蚀等。经过正确的热处理，可以使焊接残余应力松弛，淬硬区软化，也可以改善组织，降低含氢量，提高耐腐蚀性、冲击韧性，蠕变极限等。但如果焊接接头热处理不当，反而会使接头的性能下降。
（二）焊前预热
预热是焊接时一项重大工艺措施，尤其是焊接厚工件。对焊件进行焊前预热，可防止或减少应力的产生。对于焊接某些重要结构，如高压厚壁容器或塑性较差以及淬火倾向很强的焊件，一般都要进行焊前预热，以防止焊接过程中产生裂纹。预热的作用在于减少焊缝金属与母材间的温度差，即提高焊接接头初始温度，从而减少收缩应力，降低焊缝冷却速度，控制钢材的组织转变，避免在热影响区中形成脆性马氏体，减轻局部硬化，改善焊缝质量。因为预热有利于排气、排渣，故可减少气孔、夹渣等缺陷。
焊件是否需要预热以及预热温度是多少，应根据钢板的化学成分、板厚，容器的结构刚性、焊接形式、焊接方法和焊接材料以及环境温度等因素综合考虑。
（三）焊后热处理
1、焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施工必然会产生残余应力。
消除残余应力的最通用的方法是高温回火，即将焊件放在热处理炉内加热到一定温度和保温一定时间，利用材料在高温下屈服极限的降低，使内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低。
焊后热处理对金属抗拉强度、蠕变极限的影响与热处理的温度和保温时间有关。焊后热处理对焊缝金属冲击韧性的影响随钢种不同而不同。
2、热处理方法的选择
焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火热处理。这是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大，需要细化晶粒，故采用正火处理。然而单一的正火不能消除残余应力，故需再加高温回火以消除应力。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊接，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。绝大多数场合是选用单一的高温回火。热处理的加热和冷却不宜过快，力求内外壁均匀。
3、焊后热处理的加热方法
⑴感应加热。钢材在交变磁场中产生感应电势，因涡流和磁滞的作用使钢材发热，即感应加热。现在工程上多采用设备简单的工频感应加热。
⑵辐射加热。辐射加热由热源把热量辐射到金属表面，再由金属表面把热量向其他方向传导。所以，辐射加热时金属内外壁温度差别大，其加热效果较感应加热为差。辐射加热常用火焰加热法、电阻炉加热法、红外线加热法。
（四）整体热处理
整体热处理是为了消除焊接产生的应力，稳定各种几何尺寸，改变焊接金相组织，提高金属的韧性和抗应力能力，阻止裂纹的产生。由于焊接时局部加热，焊接金属的金相组织的变化而引起内应力，另外焊缝应力分布已比较复杂，同时金属也产生内应力。为了消除残余应力和减轻焊缝附近金相组织的局部硬化，改善焊缝的机械性能，采用整体热处理方法。如球罐组装焊接后，采用整体热处理的方法有两种：一是内燃法，一是电加热法。
（五）设备焊缝热处理
现场组装设备的焊缝热处理，应符合产品合格证书中提供的条件和图纸的要求与GB150-89“钢制压力容器”和GB50236-98“现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范”的有关规定。
1、容器及其受压元件符合下列条件之一者，应进行热处理。
A、B类焊缝，各处的母材名义厚度符合下列条件者：
⑴碳素钢厚度大于34mm
⑵16MnR厚度大于30mm
⑶15MnVR厚度大于28mm
⑷任意厚度的其它低合金钢
对于不同厚度的A、B类焊缝，上述所指厚度按薄者考虑；对于不同类钢种相焊的A、B类焊缝，按热处理要求的钢种确定。
2、冷形成和中温形成圆筒厚度符合以下条件者：
⑴碳素钢、16MnR的名义厚度不大于或小于设计内径D的3%；
⑵其它低合金钢的名义厚度不大于或小于设计内径D的2.5%。
3、图纸注明有应力腐蚀的容器。
4、图纸注明盛装毒性为极度危险或高度危害介质的容器
5、有防腐要求的奥氏体不锈钢及复合钢板制作容器的表面，应进行酸洗、钝化处理。
6、根据所制订的工艺规程，需要焊后进行消氢处理的容器，如果焊后随即进行消除残余应力的热处理时，则可免作消氢处理。