焊前预热、后热、消氢处理、焊后热处理、硬度检测的原理及要求

焊接作业中经常听到以下一些术语:焊前预热、后热、消氢处理、焊后热处理、焊口强度测试,可能大家对这些术语很熟悉,也知道哪些情况下需要做什么处理,但是这些处理方式的原理是什么,估计很少人专门研究过(焊接工程师除外),下面就带领大家逐一学习。

焊前预热

预热是焊接开始前对被焊工件的全部或局部进行适当加热的工艺措施。预热可以减小接头焊后冷却速度,避免产生淬硬组织,减小焊接应力及变形,它是防止产生裂纹的有效措施。对于刚性不大的低碳钢和强度级别较低的低合金高强钢的一般结构,一般不必预热。但对刚性大的或焊接性差的容易产生裂纹的结构,焊前需要预热。

焊前预热的主要作用如下:

  1. 预热能减缓焊后的冷却速度,有利于焊缝金属中扩散氢的逸出,避免产生氢致裂纹。同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度,提高了焊接接头的抗裂性。
  2. 预热可降低焊接应力。均匀地局部预热或整体预热,可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差(也称为温度梯度)。这样,一方面降低了焊接应力,另一方面,降低了焊接应变速率,有利于避免产生焊接裂纹。
  3. 预热可以降低焊接结构的拘束度,对降低角接接头的拘束度尤为明显,随着预热温度的提高,裂纹发生率下降。

后热

焊后立即对焊件的全部(或局部)进行加热或保温,使其缓冷的工艺措施称为后热。后热的目的是避免形成硬脆组织,以及使扩散氢逸出焊缝表面,从而防止产生裂纹。后热不属于热处理,也是一种缓冷措施,后热的温度在200-300度,有的单纯是为了缓冷,有的是针对消氢处理的,一定的后热温度,能使焊缝中氢扩散出来,不至于集聚导致裂纹。

消氢处理

对冷裂触向较大的低合金阎强度钢和大厚度的焊接结构焊接时,为了使其扩散氢从焊缝金厲中逸出,降低焊缝和热影响区中的氢含量,防止冷裂,在焊接完成以后,焊缝尚未冷却至100℃以下时,将焊件加热到250~350°温度范围,保温2~6h后空冷。即进行所谓消氢处理。

焊后热处理

焊后为了改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理,称焊后热处理。应力产生的原因就是,在焊接过程中,由于加热和冷却的不均匀性,以及构件本身产生拘束或外加拘束,在焊接工作结束后,在构件中总会产生焊接应力。

消除应力热处埋一般采用高温回火,为了改善焊接接头的组织与性能而进行的焊后热处理,须由母材性质决定其热处理方式。

必须指出,消氢处理的加热温度较低,不能起到消除焊接应力作用,但是,焊后就立即进行消除应力热处理的结构,同时起到消氢作用,故不需另作消氢处理。同理,改善组织性能热处理温度高于消除应力热处理的温度时,在改善性能热处理过程中也起到消除应力的作用。

硬度检测

这个真没有找到相应的要求,仅仅在《SHT 3501-2011 石油化工有毒、可燃介质钢质管道工程施工及验收规范》中第16页有布氏硬度的检测要求。

PS:关于焊接的焊前预热、后热、消氢处理、焊后热处理、焊口强度测试具体参数要求还得看设计要求,如果设计无要求就必须看焊接工艺评定,这个是焊接最基本的依据,不能仅仅依据规范的泛泛要求。

本文参照文献:

  • SHT 3501-2011 石油化工有毒、可燃介质钢质管道工程施工及验收规范
  • GB 50236-2011 现场设备、工业管道焊接工程施工规范
  • 《焊接工程师手册》 陈祝年编著 机械工业出版社
  • 《焊接手册(第三版)》 中国机械工程学会焊接学会编 机械工业出版社
bnans

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