焊前預(yù)熱及焊后熱處理的作用

1、焊前預(yù)熱及焊后熱處理的作用重要構(gòu)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(yù)熱。焊前預(yù)熱的主 要作用如下：（1）預(yù)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。同時也減少焊縫及熱影響區(qū)的淬硬程度，提高了焊接接頭的抗裂性。（2）預(yù)熱可降低焊接應(yīng)力。均勻地局部預(yù)熱或整體預(yù)熱，可以減少焊接區(qū)域被焊工件 之間的溫度差（也稱為溫度梯度）。這樣，一方面降低了焊接應(yīng)力，另一方面，降低了焊接 應(yīng)變速率，有利于避免產(chǎn)生焊接裂紋。（3）預(yù)熱可以降低焊接結(jié)構(gòu)的拘束度，對降低角接接頭的拘束度尤為明顯，隨著預(yù)熱 溫度的提高，裂紋發(fā)生率下降。預(yù)熱溫度和層間溫度的選擇不僅與鋼材和焊條

2、的化學(xué)成分有關(guān)，還與焊接結(jié)構(gòu)的剛性、焊接方法、環(huán)境溫度等有關(guān)，應(yīng)綜合考慮這些因素后確定。另外，預(yù)熱溫度在鋼材板厚方向的均勻性和在焊縫區(qū)域的均勻性，對降低焊接應(yīng)力有著重要的影響。局部預(yù)熱的寬度，應(yīng)根據(jù)被焊工件的拘束度情況而定，一般應(yīng)為焊縫區(qū)周圍各三倍壁厚，且不得少于150-200毫米。如果預(yù)熱不均勻，不但不減少焊接應(yīng)力，反而會出現(xiàn)增大焊接應(yīng)力的情況。焊后熱處理的目的有三個：消氫、消除焊接應(yīng)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 C以下時，進行的低溫?zé)崽幚怼Ｒ话阋?guī)范為加熱到 200350 C,保溫2-6小時。焊后消氫處理的主要作用是加快焊縫及 熱影響區(qū)中

3、氫的逸出，對于防止低合金鋼焊接時產(chǎn)生焊接裂紋的效果極為顯著。在焊接過程中，由于加熱和冷卻的不均勻性，以及構(gòu)件本身產(chǎn)生拘束或外加拘束，在焊接工作結(jié)束后，在構(gòu)件中總會產(chǎn)生焊接應(yīng)力。焊接應(yīng)力在構(gòu)件中的存在，會降低焊接接頭區(qū)的實際承載能力，產(chǎn)生塑性變形，嚴(yán)重時，還會導(dǎo)致構(gòu)件的破壞。消應(yīng)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，來達(dá)到松弛焊接應(yīng)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(nèi)，緩慢加熱到一定溫度，然后保溫一段時間，最后在空氣中或爐內(nèi)冷卻。用這種方法可以消除80%-90%的焊接應(yīng)力。另一種方法是局部高溫回火，即只對焊縫及其附近區(qū)域進行加熱，然后緩慢冷卻，

4、降低焊接應(yīng)力的峰值，使應(yīng)力分布比較平緩，起到部分消除焊接應(yīng)力的目的。有些合金鋼材料在焊接以后，其焊接接頭會出現(xiàn)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(yīng)力及氫的作用下，可能導(dǎo)致接頭的破壞。如果經(jīng)過熱處理以后， 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熱裂紋（凝固裂紋）發(fā)生的要因及防止對策在這里，對熱裂紋中最有代表性的凝固裂紋的發(fā)生原因和防止對策進行說明。一般地，凝固裂紋是在冷卻過程中的凝固溫度附近，結(jié)晶粒界處殘余的液相或脆弱的不純物的液體薄膜 不能支撐由于凝固進行而發(fā)生的收縮應(yīng)力而發(fā)生開裂。因此，凝固裂紋發(fā)生的原因是 ：I.凝固形

5、態(tài)n.母材及焊接材料的化學(xué)成分川.焊接施工條件等的冶金因素和機械的因素實際上這些因素互相影響而發(fā)生裂紋。種種發(fā)生要因和相應(yīng)的防止對策總結(jié)如下：A材料的化學(xué)成分(a) C,P,S的影響-焊縫金屬中C,P,S的含有量高防止對策：盡可能選用低 C,P,S的焊絲和母材。用高 Mn系焊絲，增加 Mn/S的比。標(biāo)準(zhǔn)：C W0.13%宀Mn/S>2030焊縫金屬中的 P+S W0.04。用添加Ti,Zr,Nb的焊絲。(b) Ni的影響-焊縫金屬中Ni的含有量高防止對策：盡可能選用成為低 P,S焊縫的焊絲標(biāo)準(zhǔn)：P+S W0.02%用高Mn系焊絲，增加 Mn/S的比。標(biāo)準(zhǔn)：Mn/S藥0(c) Si,Nb的

6、影響-焊縫金屬中Si,Nb的含有量高防止對策：避免多余的Si,Nb的添加如母材中Si,Nb的成分高時，用低 Si的焊絲B焊接施工條件(a)焊接電流？電弧電壓？焊接速度a-電流過大，會使熔深過深防止對策：以能得到安全的斷面形狀為限，降低電流值。調(diào)整導(dǎo)電嘴和母材的距離，降低電流值。焊接量有保證的場合，使用細(xì)徑焊絲 以能獲得熔深淺寬的焊縫，設(shè)定施工條件。b-電壓過低，焊縫幅窄，最終凝固區(qū)域成為焊縫的內(nèi)部防止對策：為獲得適當(dāng)?shù)哪绦螒B(tài)，設(shè)定提高電壓值的值c-速度過快，柱狀晶的突出變成凝固防止對策：為使柱狀晶的形成呈向上的狀態(tài)，減慢速度(b) 焊槍角度-焊槍太過于傾斜防止對策：焊槍角度以垂直±20。為標(biāo)準(zhǔn)特別是后退角會使焊縫幅變窄，熔深變深，盡可能避免使用(c) 弧坑-弧坑處理不徹底防止對策：弧坑處電流為 焊接電流>0.60.7采用事后處理C其他（a）預(yù)焊-預(yù)焊部的處理不徹底防止對策：預(yù)焊盡可能不要熔斷。（未熔合的根源，在預(yù)焊焊縫處裂紋發(fā)生焊縫裂紋的起點）預(yù)焊焊縫不要過小。盡可能用低電流形成長的焊縫（b）拘束度-拘束度過高，拘束應(yīng)力過高防止對策：避免過高的拘束度零件形狀復(fù)雜時，要考慮焊接順序，考慮不要有局部的拘束。焊接時過度抑制應(yīng)變將成為開裂的