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焊接构件热处理工艺控制要点

阅读(3318) 次   2014/1/16 11:25:22

为保证焊接构件性能与质量,提高焊缝金属的塑性,消除或减少焊接残余应力,防止产生裂纹,必要时需对焊接构件进行热处理。根据热处理工序与焊接工序的先后顺序,常把焊接构件的热处理分为预热处理、后热处理和焊后热处理3种。

1.预热处理

预热处理是在焊接前对结构件进行整体或局部加热。其目的是减缓焊接接头加热时温度梯度及冷却速度,适当延长焊接接头从800 ℃降到500 ℃ 的冷却时间,以利于焊缝中氢的逸出,减少产生淬硬组织,防止冷裂纹的产生。此外,对构件进行整体预热,还能适当提高焊件温度分布的均匀性,减小内应力。

预热温度的确定可以通过经验公式计算,也可以参考有关的实验数据。需注意的是:这些计算公式或实验数据都是在一定的试验条件下,根据不产生裂纹的最低预热温度而确立的,因此选用时应特别注意其适用范围,以免造成不必要的损失。预热温度过高,不仅增加成本,而且会使焊工的劳动条件恶化。因此,在能满足工艺要求的条件下,应尽可能采用较低的预热温度。在对多层焊构件进行层间加热时,为防止延迟裂纹产生,其层间温度不应低于预热温度,否则不能有效防止延迟裂纹的产生。

2.后热处理

后热处理是在焊接停止后,立即用预热装置加热焊件或焊接区,并保持一定时间。其目的是使焊缝金属中的氢充分逸出,防止裂纹的产生。实际应用中,对强度等级较高的低合金钢和厚度较大的焊接构件,后热处理防止裂纹产生的效果更为明显。

选择合理的后热处理温度,可在一定程度上降低预热温度(一般可降低50 ℃),甚至取消预热。降低预热温度有利于改善工人的劳动条件,提高生产效率,降低能耗,同时可减少因预热温度过高而产生热裂纹等缺陷的机会。

一般情况下,后热处理的温度越高,所需的保温时间就越短。为避免国内一些常见低合金高强钢(包括抗拉强度在800 MPa以下的调质钢)后热处理时产生裂纹,后热处理温度和时间应选择适宜(参考焊接手册的试验数据)。

3.焊后热处理

焊后热处理是在焊接构件焊接完成后,对其进行整体或局部热处理。其目的是改善金属的组织和性能,降低焊接残余应力,软化焊接热影响区的淬硬组织,提高焊接接头韧性以及结构的几何稳定性。根据焊后热处理目的不同,可将其分为去除应力热处理、焊后退火、正火、淬火、低温去除应力等。

焊后热处理对低碳钢等钢材有提高其韧性的作用,但对一些高强度钢可能会有降低其韧性作用。对于调质高强度钢,若热处理温度超过回火温度,材料就会失去原有的调质效果,从而导致钢材强度和韧性下降。

此外, 在对焊接构件进行整体热处理时,必须确保加热温度的均匀性,并严格控制热处理工艺过程。否则,不但不能减小残余应力,而还可能因温度不均匀而使应力增大。

尽管焊接构件的热处理工艺较为复杂,只要目的明确,方法得当,对不利的影响因素做到防范于蔚然,就一定能够制造出合格的产品。

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