锅炉压力容器常用钢材焊后热处理规范各参数的确定.doc

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1、锅炉压力容器常用钢材焊后热处理规范各参数的确定　　摘要：焊后热处理是焊制承压设备的一项重要工艺和环节。焊后热处理是指焊制后，为消除焊接残余应力，改善焊接接头的组织和性能，将焊件均匀加热到金属相变点以下的某个温度值（或区间），并保持一定的时间，然后均匀冷却的过程。这里所述的温度值、时间是指焊后热处理规范参数中的保温温度和保温时间。确定保温温度和保温时间是制定焊后热处理工艺的关键所在。GB/T30583-2014《承压设备焊后热处理规程》原则上对焊后热处理保温温度和保温时间给予规定，我们应该认真执行

2、。焊后热处理工艺规程是一个专业性和实践性非常强的技术文件，工艺人员应根据各钢材的特性，结合设计文件、制造工艺和质量管理情况来拟定焊后热处理工艺规程。本人就此谈一点自己的看法。　　关键词：锅炉压力容器钢材参数　　中图分类号：TG441文献标识码：A文章编号：1003-9082（2017）10-0202-02　　一、问题提出　　1.焊接对接接头的组织和性能影响　　焊接是焊件在局部区域受高温热源和局部约束应力共同作用下，经过加热和冷却形成焊接接头。由于焊接时加热温度很高，加热和冷却速度很大（4～100

3、℃/s），焊接接头各个位置经受非常不均匀加热和冷却过程，使焊接接头中存在焊接残余应力，焊缝区和热影响区化学成分、金相组织都有很大变化，与母材相比均有不同程度降低。为了满足承压设备安全使用，改善焊接接头组织和性能，需采用焊后热处理工艺。　　2.焊后热处理主要作用　　焊后热处理是改善焊接接头使用性能的有效工艺措施，其主要作用如下：　　2.1消除残余应力；2.2提高抵抗应力腐蚀的能力；2.3改善组织并提高其稳定性；2.4提高冲击韧性、强度和抗蠕变性能；　　2.5降低焊接接头的硬度。　　二、影响焊后热处

4、理效果的主要参数　　1.焊后热处理的保温温度的影响　　1.1保温温度对消除残余应力的影响　　钢材在不同温度下具有不同的屈服强度值，一般情况下，钢材屈服强度值随着温度的升高而降低。在某一?囟认拢?残余应力高于钢材屈服强度值时，焊接接头会产生塑性变形而松弛使残余应力降低。为了使残余应力降低到一定程度（一般认为降低80%～90%），需对焊件加热到一定温度，使焊接接头金属的屈服强度值降低到某一值时，焊接接头金属才能产生一定的塑性变形，从而获得消除残余应力的效果。是焊后热处理最关键工艺参数，对焊后热处理的

5、效果影响最大。　　1.2保温温度对降低焊接接头中氢含量的影响　　钢材在不同温度下对氢的溶解度不同，一般情况下，氢在钢材中的溶解度随着温度的上升而增大，当温度在200℃以上时，氢在钢中大大活跃起来，从钢材中逸出，使钢中扩散氢含量降低。因此，焊后热处理的保温温度达到某一值时，才能使焊接接头中的扩散氢加速逸出，从而降低氢含量，防止产生冷裂纹。　　1.3保温温度对恢复钢材性能的影响　　因冷加工产生塑性变形会使金属晶粒破碎、拉长、压扁而产生畸变，从而使钢材强度、硬度增高，塑性和韧性降低。为了恢复钢材的性能

6、，应将钢材加热至某一温度（一般加热到450℃以上），在该温度下，晶粒将产生再结晶，如此，钢材的性能得以恢复。　　1.4保温温度对改善焊接接头的组织和性能的影响　　马氏体转变区（低温转变区）　　马氏体是碳、合金元素在α-Fe中的过饱和固溶体。当钢高温奥氏体化后，若快速冷却至马氏体点（Ms）以下时，由于γ-Fe在低温下结构不稳定，便转变为α-Fe；但冷却速度过快，钢中的碳、合金元素来不及扩散，保留了高温时奥氏体的成分。马氏体处于亚稳定状态，由于碳、合金元素在α-Fe中过饱和，使α-Fe的体心立方晶格

7、发生畸变，形成了体心正方晶格。马氏体具备很高的硬度（约为640～760HBW），很脆，冲击韧度低，断面收缩率和断后伸长率几乎等于零。由于过饱和碳合金元素使马氏体晶格畸变，因此马氏体的比体积较奥氏体大，钢中马氏体形成时产生很大的相变应力。　　贝氏体转变去区【中温转变区：指Ms（230℃～550℃）温度区间】　　Ms（230℃～350℃）温度区间，马氏体受热开始分解析出渗碳体，析出速度较慢，数量不多，析出渗碳体以细小颗粒状分布于针状铁素体内部，显微镜下的形貌呈针状，错位密度大，碳化物分布均匀，具有较

8、好的综合力学性能。　　350℃～550℃温度区间：钢的组织是渗碳体分布于条状铁素体之间，显微镜下形貌呈羽毛状，称为羽毛状贝氏体，也称为上贝氏体，其强度和韧性等力学性能都较差。　　珠光体转变区（高温转变区，指550℃～A1以下温度区间）　　钢在珠光体转变区时，由于加热温度高，碳、合金元素活动能力较强，能充分形成渗碳体，同时形成铁素体和渗碳体的机械混合物-珠光体。渗碳体以层状分布在铁素体基体上，转变温度不同，铁素体与渗碳体片层厚度不同。　　综上所述，焊后热处理保温温度对消除残余应力、降低焊接接头中的