对焊接预热和后热的理论基础及实际应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com钻一■技术交流石20油15和年化第工18设卷备一焊接预热和后热的理论基础及实际应用石琳，古敏，鲁果昌，苗卉，付启帅，沈伟杰，刘晓雪(1．大连宝原核设备有限公司，辽宁大连116620)(2．大连中集重化装备有限公司，辽宁大连l16600)[摘要]分析了焊接应力产生的原因和焊缝残余应力及熔敷金属中未逸出的氢对焊接裂纹的影响，论述了焊接预热和后热的理论依据、预热和后热温度的确定及在生产实际中的应用。指出预热温度的确定与钢的碳当量、临界冷却速度、钢的塑性温度区、焊件拘束度等有关，与马氏体转变点无

2、关；后热温度的确定应避开回火脆性区，视焊接应力的大小，后热和中间热处理可互相取代。[关键词]焊接应力；焊接裂纹；冷却速度；预热；后热；理论基础；实际应用在压力容器焊接，特别是低合金钢的焊接(1)焊缝、热影响区及母材由于加热和冷却过中，焊前预热、焊后消氢(后热)处理是很常见程中胀缩不均形成的热应力；的，对于各类钢焊接预热温度、后热温度的选(2)焊接接头处由于组织转变不均、组织比容择，在一些相关文献和标准中均可查到，也可通差异而形成的组织应力；过计算确定某一钢种的最低焊接预热温度¨】。但(3)由于焊接接头受焊件刚性拘束又不能产

3、生对于焊接预热和后热的理论依据，并非都十分明弹性或塑性变形而形成的拘束应力；了，有人甚至认为焊接预热和后热应在马氏体转(4)焊缝中的氢未能逸出，在焊缝冷却后被压变终结温度Mf以下，使奥氏体完成马氏体转变，缩而使焊缝金属受到的拉应力。以便在焊后热处理时转变为回火马氏体。其实，在任何情况下，焊后热处理后都不可能得到回火2焊接裂纹形式和产生原因及预防马氏体，即便T91、P91那样的所谓马氏体钢(亦2．1焊接裂纹的主要形式有称马氏体．铁素体钢)，700℃以上焊后热处理得焊接裂纹主要有热裂纹、再热裂纹和冷裂到的也不是回火马氏体，而是

4、“回火托氏体”，纹。热裂纹是焊缝冷却过程中产生的裂纹。再热有的文献称为“回火马氏体”是错误的【3】，仅从金裂纹是焊缝再加热时产生的再热裂纹。冷裂纹分相形貌相同而认为是马氏体很容易发生误判[4】。为三种，一种是应力集中造成的裂纹，如厚壁容事实恰恰相反，焊接预热和后热(消氢)都是为器壳体和接管的相贯焊缝处的焊接裂纹；另一种了避免或减少形成马氏体，而不是为了得到马氏是焊后获得残余应力较大的马氏体组织而造成的体。文献[5】对X100管线钢预热与不预热的近焊缝裂纹；还有一种是焊缝金属中的氢未能逸出，在区组织进行了比较，200℃预热的

5、焊缝区组织以板应力作用下而造成的氢诱导裂纹，也称氢致延迟条贝氏体为主，不预热的焊件焊缝区的组织以板裂纹。条马氏体为主，很显然，预热是为了获得以板条2．2焊接裂纹的产生贝氏体为主的组织，而不是板条马氏体组织。简言之，几乎所有焊接裂纹都与应力有关。1焊接应力的产生焊接热裂纹主要发生在焊接过程中，焊缝和热影众所周知，焊接构件在焊接过程中焊接接头响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接处会产生应力，形成复杂的应力场，焊件在自由裂纹，由于奥氏体导热性差，热膨胀系数大造成状态下这些应力可以自相平衡，在拘束状态下可焊缝不同部位冷热不均

6、，在热应力作用下沿奥氏能叠加在一起造成应力集中，应力超出材料强度而导致焊件变形、焊缝区开裂。这个应力场由以作者简介：石琳(1985一)，女，辽宁锦州人，硕士，焊接工程下几种应力组成：师，主要从事焊接工作。学兔兔www.xuetutu.com第2期石琳等焊接预热和后热的理论基础及实际应用一49体晶界形成裂纹；再热裂纹是焊后再经历某一温于临界淬火速度的不同冷却速度冷却，会得到马度区加热或焊接过程中前一焊层(道)粗晶区受氏体以外的不同组织组合。由于预热可以减小奥后焊层(道)热影响在应力集中部位产生裂纹，氏体的过冷度，改变焊缝金属

7、和热影响区的冷却多发生在500—600℃，受钢中合金元素铬、铝、速度，因此，选择不同的预热温度和层间温度，钒、硼等影响较大。可以获得不同的冷却速度，从而获得焊缝区铁素由应力集中造成的冷裂纹，主要发生在拘束体、珠光体、贝氏体不同比率的组织组合(见表度大、形状复杂的厚焊缝处，其原因是多层多道1)。由于焊缝金属的化学成分与母材有差异，焊形成的应力叠加且得不到释放。组织应力造成热影响区受热情况不同，CCT曲线和母材也有差的裂纹一般发生在形成马氏体组织的合金钢薄板异，但组织转变过程相同。文献指出，对于热影焊缝处，由于马氏体的比容大，

8、会形成残余拉应响区，由于至焊缝金属不同距离受热温度不均，力，本身又硬且脆，在应力作用下很容易开裂。无法用一个CCT图描述整个热影响区的相变行为熔敷金属中的氢如不能及时逸出，随着焊缝冷却和特点，要准确绘制一系列最高加热温度的热而被压缩，在其富集处产生拉应力。在焊接接头影响区CCT图是非常困难的。通常情况下