焊前预热及焊后热处理

三、焊前预热及焊后热处理

1．焊前预热

预热可以控制焊接冷却速度，减少或避免热影响区中淬硬马氏体的产生，降低热影响区硬度，同时，预热还可以降低焊接应力，并有助于氢从焊接接头的逸出。因此，预热是防止低合金高强度钢焊接氢致裂纹产生的有效措施。但预热常常恶化劳动条件，使生产工艺复杂化。不合理的、过高的预热和焊道间温度还会损害焊接接头的性能，因此，焊前是否需要预热及合理的预热温度，都需要认真考虑或通过试验确定。预热温度的确定取决于钢材的成分(碳当量)、板厚、焊件结构形状和拘束度、环境温度以及所采用的焊接材料的含氢量等。随着钢材碳当量、板厚、结构拘束度、焊接材料含氢量的增加和环境温度的降低，焊前预热温度要相应提高。对于厚板多道多层焊，为了促进焊接区氢的逸出，防止焊接过程中氢致裂纹的产生，应控制焊道间温度不低于预热温度和进行必要的中间消氢热处理。

为了加速焊接接头中氢的扩散逸出，防止冷裂纹的产生，经常采用后热及消氢处理。后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后，将焊件或焊接区立即加热到150～250℃范围内，并保温一段时间。而消氢处理则是在300～400℃加热温度范围内保温一段时间。对于氢致裂纹敏感性较强的厚板焊接接头，采取后热及消氢处理不但可以降低预热温度，还能够采用较低的热输入而获得良好的接头性能。对于厚度超过100mm的厚壁压力容器及其他重要的产品构件，为了避免因厚板多道多层焊氢的积聚而导致的氢致裂纹，焊接过程中，应至少进行2～3次中间消氢处理。

2．焊后热处理

有些焊缝以及热影响区的晶粒粗大，焊接后要进行正火处理来细化晶粒。正火温度要控制在钢材Ac₃点以上30～50℃，过高的正火温度会导致晶粒长大，保温时间按1～2min/mm计算。厚壁受压部件经正火处理后产生较高的内应力，正火后还要作回火处理。

对于冷裂纹倾向较大的低合金高强钢、厚壁高压容器等要求焊后及时进行消除应力处理。消除应力处理是将焊件均匀加热到Ac₁点以下的某一温度，保温一段时间后，随炉冷却到300～400℃，然后将焊件从炉中取出，在炉外空冷。该工艺是常用的松弛焊接残余应力的措施。

消除应力处理可以起到消除内应力并改善接头的组织与性能的目的，但要严格控制加热温度和保温时间，对于某些含V、Nb的低合金钢热影响区和焊缝金属，如果加热温度和保温时间不当，会由于碳、氮化合物的析出产生脆化，降低接头的韧性。常用低合金结构钢焊接时的焊前预热、层间及焊后热处理温度见表5－15。

表5－15　常用低合金结构钢焊前预热、层间及焊后热处理温度