焊接過程控制措施

焊接過程控制措施一、預熱、后熱及熱處理1、本工程中包括的厚板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(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(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(qū)域的均勻性，對降低焊接應力有著重要的影響。局部預熱的寬度，應根據(jù)被焊工件的拘束度情況而定，一般應為焊縫區(qū)周圍各三倍壁厚，且不得少于150-200毫米。如果預熱不均勻，不但不減少焊接應力，反而會出現(xiàn)增大焊接應力的情況。焊后熱處理的目的有三個：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，進行的低溫熱處理。一般規(guī)范為加熱到200~350℃，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)生焊接應力。焊接應力在構(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，嚴重時，還會導致構(gòu)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(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，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。2、預熱、后熱及熱處理的方法（1）現(xiàn)場對板厚超過40mm的厚板加熱采用遠程計算機控制電加熱板的方法進行加熱。焊前在焊道兩側(cè)按板厚的1.5倍且不小100mm范圍內(nèi)均勻預熱，預熱溫度的測量在距焊道50mm處進行。預熱及層間溫度通過試驗確定。（2）與預熱一樣，超長焊縫層間溫度控制十分困難，焊接時分段焊接的長度控制在1m左右（不超過2m），并需隨時對焊縫進行測溫監(jiān)控，層間溫度控制在150℃左右；發(fā)現(xiàn)層間溫度過低時，必須立即進行加熱補償，一般采用火焰加熱的方式進行，待達到溫度后再進行焊接。（3）厚度構(gòu)件焊接，后熱處理應在焊后立即進行。后熱溫度控制在200～300℃之間，后熱的加熱溫度范圍同預熱范圍，溫度的測量在距焊縫中心線50mm處進行。焊縫后熱達到規(guī)定溫度后，使用硅酸鋁保溫棉保溫緩冷，保溫時間根據(jù)板厚按每25mm板厚/0.5h確定，然后使焊件緩慢冷卻至常溫。厚板焊接不同于中薄板，需要幾個小時乃至幾十小時才能施焊完成一個構(gòu)件，因此加強對焊接過程的中間檢查，就顯得尤為重要，便于及時發(fā)現(xiàn)問題，中間檢查不能使施工停止，而是邊施工、邊檢查。如在清渣過程中，認真檢查是否有裂紋發(fā)生。及時發(fā)現(xiàn)，及時處理。二、焊接變形控制及消應力1、根據(jù)焊件的不同要求來選用降低焊接應力與減少焊接變形的原則：（1）焊接結(jié)構(gòu)要求控制變形（一般是指塑性好，剛性小的薄壁焊接結(jié)構(gòu)）時，可選用剛性固定法焊接、反變形法焊接和逆向分段焊接法等。（2）焊接結(jié)構(gòu)要求控制應力（一般是指空淬傾向大，塑性差的焊接材料，合金鋼管對接焊、缸體補焊等）時，可選用預熱焊接、焊后回火焊接、錘擊焊縫法焊接等。（3）焊接若以減少變形為主，則盡可能使各條焊縫的變形限制到最小值或其變形方向相反、相互抵消，可選用對稱焊、逐步退焊、分中對稱焊、跳焊等。（4）焊接若以降低應力為主，則盡可能使各條焊接焊縫能自由收縮或受阻礙較小，應先焊收縮量大的焊縫，焊縫方向指向自由端，焊后回火等。（5）焊接限制波浪變形，以剛性固定法焊接較好；限制角變形焊接和彎曲變形焊接，以反變形法焊接或剛性固定法焊接聯(lián)合使用。原則是：剛性小的焊件采用彈性反變形，剛性大的焊件則以塑性反變形較好。（6）焊接縱向或橫向收縮，一般采用下料時預留長度來補償其縮短量。大厚度焊件焊接時，焊縫存在的應力是沿空間三個方向作用的。三個方向的應力會顯著降低焊縫金屬的強度和沖擊韌性，導致裂紋。因此，焊接厚壁管時要采取措施降低焊接殘余應力，通常采用的辦法是焊前預熱、對稱焊和多層多道焊。2、焊接應力的消除方法主要有：（1）利用錘擊焊縫區(qū)來控制焊接殘余應力；（2）利用振動法來消除焊接殘余應力；（3）利用“加熱減應區(qū)法”