焊后熱處理缺陷及預(yù)防

1、, . : , , ,.* 摘要 熱處理工藝在熱處理技術(shù)規(guī)程中已有了較為完善的說明，但有關(guān)實際操作中的資料較少，本文主要介紹了在電力建設(shè)施工中由于熱處理不正確出現(xiàn)的缺陷以及在實際操作中怎樣避免這些缺陷。 關(guān)鍵詞 熱處理缺陷 熱處理實際操作 熱電偶固定 隨著機(jī)組向越來越大容量的發(fā)展，合金鋼大量應(yīng)用，對焊接熱處理的要求越來越高，越來越嚴(yán)格。焊件經(jīng)不正確的焊后熱處理，會產(chǎn)生各種缺陷，有些缺陷可以經(jīng)過重新熱處理予以糾正，但有些缺陷卻無法補救而造成廢品。常見的缺陷有以下幾種： 1過熱 1）特征： 焊件在退火狀態(tài)下的斷口上呈現(xiàn)特別粗大的晶粒，在淬火的斷口上呈現(xiàn)粗大的馬氏體針狀結(jié)構(gòu) 2）產(chǎn)生原因：在加熱過程

2、中，不嚴(yán)格控制加熱工藝所致，如加熱溫度過高或在高溫下的停留時間過長，一般在正火或高溫退火工藝中易出現(xiàn)。 3）危害性：粗化的結(jié)構(gòu)，極易出現(xiàn)裂紋，即使不出現(xiàn)裂紋，也會使焊件的強度、塑性、韌性大大降低。 4）預(yù)防及糾正：為預(yù)防過熱，加熱溫度必須嚴(yán)格控制，同時在高溫的停留時間盡量縮短。對過熱程度嚴(yán)重的焊件可重復(fù)二次退火或正火來糾正。 2過燒 1） 特征：除斷口呈現(xiàn)粗大晶粒外，在晶粒間的邊界處有熔化或氧化現(xiàn)象，即在晶間集聚著低熔點的雜質(zhì)或氧化物。 2） 產(chǎn)生原因：加熱溫度過高（大于1300）或在高溫下保溫時間過長。 3） :危害性：產(chǎn)生過燒后會使焊件的強度、塑性、韌性急劇降低。 4） 預(yù)防：必須嚴(yán)格執(zhí)行

3、熱處理規(guī)范，且不允許氧化性火焰直接與焊件接觸。 產(chǎn)生過燒后，焊件無法補救。 3變形與開裂 1）特征：焊件的變形與宏觀裂紋一般用肉眼可見。 2）產(chǎn)生原因：一是由于焊件的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生是由于焊件的加熱冷卻時內(nèi)外溫度不均勻造成體積膨脹或收縮不一致而引起的熱應(yīng)力。二是由于內(nèi)部 A 向 M 轉(zhuǎn)變時體積變化的不均勻性引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過焊件的屈服極限時發(fā)生變形。當(dāng)超過焊件的強度極限時發(fā)生裂紋。 3）危害性：造成返工，增加生產(chǎn)工序，提高了成本，有時還造成焊件的報廢。 4）預(yù)防：采取措施降低內(nèi)應(yīng)力。 4 硬度升高 1）特征：回火后，檢測值超出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。 2）產(chǎn)生原因：回火溫度不夠高或保溫時

4、間不夠長所致，而過高的溫度也會造成硬度升高，這是由于溫度控制不準(zhǔn)確，以至焊件加熱至AC1 以上，在鋼中出現(xiàn)A，當(dāng)急冷時又出現(xiàn)M，使鋼的硬度升高。 3）:危害：硬度升高而塑性和韌性降低。 4）預(yù)防：為糾正這一缺陷，可采用第二次正確的回火處理，提高回火溫度或延長回火保溫時間。對出現(xiàn)M時，必須重新對鋼進(jìn)行回火，正確控制回火溫度。 5氧化和脫碳 1）特征： 氧化焊件表面生成一層厚的氧化皮。 脫碳鋼表面層中的碳被脫除了。脫碳的結(jié)果使鋼在冷卻后表面層處生成一層不含碳的F 體結(jié)構(gòu)。 2）產(chǎn)生原因： 氧化是指鋼的表面層氧化后形成氧化皮。在低溫下鋼的氧化作用比較緩慢，在鋼的表面層形成一層薄層棕黃色鐵銹；在高溫情

5、況下，鋼的氧化很快，隨溫度的升高氧化鐵皮層的厚度急劇增加。 脫碳是指鋼的表面層中的碳與空氣中的氧化合成一氧化碳?xì)怏w，而逸出鋼件表面，即鋼表面層中的碳被脫除。這一現(xiàn)象只有在高溫（高于 700）的氧化性氣氛中表現(xiàn)出來，并隨溫度的升高，脫碳現(xiàn)象越加嚴(yán)重。 3）危害性： 氧化過厚的氧化鐵皮其危害性很大。一是會使鋼材的損耗量增加；二是鋼材或焊件因鐵的消耗而造成尺寸不合格；三是氧化皮傳熱性很差，阻礙鋼在淬火時迅速冷卻，使鋼不易淬硬或淬透；四是在低溫時粘在工件上的氧化鐵皮增加切削工件時的困難并使切削工具損傷很大；五是為了清除氧化皮，要增加研磨和酸洗的設(shè)備與操作工序，增加成本。 脫碳氧化和脫碳是鋼在高溫加熱時

6、較難避免的現(xiàn)象，并且著兩種現(xiàn)象會常常伴隨在一起產(chǎn)生。加熱溫度過高或在高溫下保溫時間過長，鋼的氧化和脫碳就愈加嚴(yán)重，為減輕或防止鋼的氧化和脫碳作用，在熱處理操作時，應(yīng)準(zhǔn)確控制加熱溫度，使其不超過規(guī)定的溫度范圍，并在高溫下按規(guī)定時間保溫。當(dāng)采用火焰熱處理時，應(yīng)選用中性火焰或還原性火焰，而不允許含有過量的氧化性火焰。 6缺陷產(chǎn)生原因及預(yù)防 電力建設(shè)中的熱處理主要是管道焊后局部熱處理，其方式為高溫回火。就現(xiàn)場條件發(fā)現(xiàn)的缺陷造成的因素綜合來講有兩大類： 1、 工藝的不準(zhǔn)確性，熱處理有四大因素，即升溫速度、保溫溫度、保溫時間、降溫速度。這四個因素不準(zhǔn)確都直接影響熱處理的效果，所以對熱處理工藝要求有據(jù)可查，

7、并根據(jù)工藝評定制定工藝指導(dǎo)書，在施工過程中要嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，不可擅自更改工藝中數(shù)據(jù)，以免造成人為缺陷。 2、 操作中工器具的不正確使用，“工欲善其事，必先利其器”，在工作前必須對使用的工器具進(jìn)行檢查、校對和測試。對熱電偶、溫控儀、記錄儀等測溫工器具要有專業(yè)人員進(jìn)行校對，以確保準(zhǔn)確的測量工件的溫度。對使用的材料性能進(jìn)行檢查，如保溫材料的保溫效果、耐高溫程度及其強度等。另外，鐵絲的強度對熱電偶的固定也有很大的影響。 根據(jù)多年的施工經(jīng)驗，在實際施工中主要注意以下幾點： 1）爐具的使用，在熱處理前必須檢查爐具是否有損壞，并檢查爐具的合格證，對于損壞且不能維修的爐具須棄用，對為曾使用過的爐具，要提前測

8、試其性能。對爐具的選擇原則是在開始保溫時功率在90%以上為宜。 2）熱電偶的連接，熱電偶接出時必須使用補償導(dǎo)線，且不小于 1 米，連接時銅線連接熱電偶的正極，注意補償導(dǎo)線不可靠在發(fā)熱的工件上。 3） 熱電偶的使用，目前使用鎳鉻烤銅的較多，使用時注意除測溫點外，其余兩相不可相連，也不可與其它物體相連 4）熱電偶固定，熱電偶的固定在熱處理作業(yè)中是一個非常重要的因素。當(dāng)熱電偶與工件接觸不緊時感應(yīng)加熱溫度要比實際溫度低，當(dāng)電加熱時，所測溫度比實際溫度高，所以熱電偶一定要牢固，固定方法大致分以下幾種（目前我公司使用的熱處理加熱器全部為遠(yuǎn)紅外電加熱器）鋼絲綁扎式、螺絲壓緊式、碰焊式 ，三種方法各有利弊,

9、首先,第三種碰焊式測溫效果最好,但是使用這種方法所使用的焊偶儀比較難買,且熱電偶容易脫落,特別是鍋爐焊口施工,焊口管徑小，測點少給施工帶來許多不必要的麻煩，一般碰焊式的脫落率在 40%65%之間。第二，碰焊時會在母材上流下焊痕，高合金鋼對母材的表面要求比較嚴(yán)格，特別是在溫度低時容易形成微型裂紋。螺絲壓緊式在低合金鋼、碳鋼的熱處理施工中廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點是測溫準(zhǔn)確，牢固性好，對熱電偶的規(guī)格沒有要求。但其缺點是螺絲須焊接在母材上，所以對高合金鋼及厚壁管件來說是不可行的。鋼絲綁扎式的優(yōu)點是：簡單方便對各種管徑、各種材質(zhì)皆可用 不會對母材造成傷害。缺點是：對操作人員的要求高，綁扎松緊度不同，測溫也不同

10、所測溫度的準(zhǔn)確率較差 從以上各方面對上述三種方法進(jìn)行比較，經(jīng)過一定實踐得出：螺絲壓緊式在以后的施工中使用的空間太少，不能廣泛使用。碰焊式，目前使用焊偶儀不能解決鍋爐的小口徑高合金鋼焊口較多的情況下不能使用的問題。 鋼絲綁扎式測溫較差，在 730時,相差 2550之間，為避免溫度差，在熱電偶的測點處加一不銹鋼壓片，將加熱器與母材相隔。這樣，測溫點與與母材直接接觸，而與加熱器之間有壓片相隔，所測溫與母材基本相同。 通過實踐測量，所得結(jié)果如表示： 熱電偶的固定方式可根據(jù)焊件的具體情況選用，結(jié)合現(xiàn)場的條件，鍋爐側(cè)多為小口徑管道，目前較為理想的固定方式是帶壓片捆綁式，測溫準(zhǔn)確，牢固性好，方便易行。在聊城、萊城及夏港工地的使用均取得很好的效果。 7結(jié)論 在采取正確熱處理工藝的條件下，熱處理的實