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焊前預熱和焊后熱處理的作用

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人氣:-發(fā)表時(shí)間:2015-11-06 09:00【

重要構件的焊接、合金鋼的焊接及厚部件的焊接,都要求在焊前必須預熱。焊前預熱的主要作用如下:

(1)預熱能減緩焊后的冷卻速度,有利于焊縫金屬中擴散氫的逸出,避免產(chǎn)生氫致裂紋。同時(shí)也減少焊縫及熱影響區的淬硬程度,提高了焊接接頭的抗裂性。

(2)預熱可降低焊接應力。均勻地局部預熱或整體預熱,可以減少焊接區域被焊工件之間的溫度差(也稱(chēng)為溫度梯度)。這樣,一方面降低了焊接應力,另一方面,降低了焊接應變速率,有利于避免產(chǎn)生焊接裂紋。

(3)預熱可以降低焊接結構的拘束度,對降低角接接頭的拘束度尤為明顯,隨著(zhù)預熱溫度的提高,裂紋發(fā)生率下降。

預熱溫度和層間溫度的選擇不僅與鋼材和焊條的化學(xué)成分有關(guān),還與焊接結構的剛性、焊接方法、環(huán)境溫度等有關(guān),應綜合考慮這些因素后確定。

另外,預熱溫度在鋼材板厚方向的均勻性和在焊縫區域的均勻性,對降低焊接應力有著(zhù)重要的影響。局部預熱的寬度,應根據被焊工件的拘束度情況而定,一般應為焊縫區周?chē)魅侗诤?,且不得少?50-200毫米。

如果預熱不均勻,不但不減少焊接應力,反而會(huì )出現增大焊接應力的情況。

焊后熱處理的目的有三個(gè):消氫、消除焊接應力、改善焊縫組織和綜合性能。

焊后消氫處理,是指在焊接完成以后,焊縫尚未冷卻至100℃以下時(shí),進(jìn)行的低溫熱處理。一般規范為加熱到200~350℃,保溫2-6小時(shí)。焊后消氫處理的主要作用是加快焊縫及熱影響區中氫的逸出,對于防止低合金鋼焊接時(shí)產(chǎn)生焊接裂紋的效果極為顯著(zhù)。

在焊接過(guò)程中,由于加熱和冷卻的不均勻性,以及構件本身產(chǎn)生拘束或外加拘束,在焊接工作結束后,在構件中總會(huì )產(chǎn)生焊接應力。焊接應力在構件中的存在,會(huì )降低焊接接頭區的實(shí)際承載能力,產(chǎn)生塑性變形,嚴重時(shí),還會(huì )導致構件的破壞。

消應力熱處理是使焊好的工件在高溫狀態(tài)下,其屈服強度下降,來(lái)達到松弛焊接應力的目的。

常用的方法有兩種:一是整體高溫回火,即把焊件整體放入加熱爐內,緩慢加熱到一定溫度,然后保溫一段時(shí)間,最后在空氣中或爐內冷卻。用這種方法可以消除80%-90%的焊接應力。

另一種方法是局部高溫回火,即只對焊縫及其附近區域進(jìn)行加熱,然后緩慢冷卻,降低焊接應力的峰值,使應力分布比較平緩,起到部分消除焊接應力的目的。

有些合金鋼材料在焊接以后,其焊接接頭會(huì )出現淬硬組織,使材料的機械性能變壞。此外,這種淬硬組織在焊接應力及氫的作用下,可能導致接頭的破壞。

如果經(jīng)過(guò)熱處理以后,接頭的金相組織得到改善,提高了焊接接頭的塑性、韌性,從而改善了焊接接頭的綜合機械性能。

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