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焊接技术

焊接热处理相关问答

时间:2017-11-14 17:26:28   作者:   来源:   阅读:251   评论:0
    热处理是利用钢在固态下的组织转变来改善其性能的一种方法,它由加热、保温和冷却三个阶段组成。

1、什么叫焊接热处理?

    在焊接之前,焊接过程中或焊接之后,将焊件全部或局部加热到一定温度,保温一定时间,然后以适当的速度冷却下来,以改善工件的焊接工艺性能和力学性能,改善焊接接头的显微组织的一种工艺方法。

2、焊接热处理包括哪些主要工艺?

    焊接热处理主要包括预热、后热和焊后热处理。

3、什么叫预热?

    焊接开始前,对焊件的全部或局部进行加热的一种焊接热处理工艺方法。

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4、焊前预热的主要作用是什么?

    焊前预热有利于调节焊接热输入,有利于降低焊接接头的冷却速度,避免淬硬组织,有利于氢气的逸出,还可使工件温度的均匀化,减少工件的热应力。因而,对有淬硬倾向的钢种进行焊前预热是防止焊接冷裂纹的有效手段。

5、什么叫后热?

    后热是指焊接工作停止后,立即将焊件加热到一定温度(300℃--400℃),保温一定时间(2—4h),使焊件缓慢冷却下来以加速氢的逸出的一种焊接热处理工艺。

6、是否可将后热作为最终的焊后热处理?

    不可以!因为后热只是一种临时措施,它不能降低焊接残余应力,因而不能用后热代替最终的焊后热处理,就除氢效果而言,一般后热与焊前预热相配合时才更为有效。

7、对有冷裂纹倾向的钢种进行后热时有何要求?

    对有冷裂纹倾向的钢,无论焊件是否焊完,焊后不能立即进行焊后热处理,均应在焊接工作停止后立即后热。

8、对后热处理的加热宽度有何要求?

    后热处理应不小于预热时的加热宽度。

9、什么叫焊后热处理?

    焊后热处理是焊接工作完成后,将焊件加热到一定的温度(材料的相变温度AC1以下),保温一定时间,使焊件缓慢冷却下来,以改善焊接接头的显微组织和性能或消除残余应力的一种焊接热处理工艺。

10、焊后热处理有何作用?

(1)降低残余应力。

(2)增加组织稳定性。

(3)软化硬化区。

(4)促使氢气逸出。

(5)提高抗应力腐蚀能力。

(6)增加接头的塑性、韧性和高温力学性能等。

11、焊后热处理规范中包括哪些主要规范参数?

    焊后热处理规范的主要参数包括:加热速度、最高加热温度、保温时间、冷却速度。

12、焊接接头的焊后热处理工艺有哪几种?

    有正火、退火、等温退火、调质、回火等,用得最广泛的是回火处理。

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13、什么叫正火?它的目的是什么?

    正火是将钢件加热到临界点(Ac3或Acm)以上40℃-60℃,保温度一段时间,使其达到完全奥氏体化和均匀化,然后在冷空气中冷却。正火目的:钢化组织化学成分均匀化。

14、什么叫退火?退火有哪些种?它的目的是什么?

    退火是将钢件加热到930℃以上,保温一段时间,然后随炉冷却。

(1)扩散退火:加热到Ac3+(150-200℃)长时间保温后,缓慢冷却,主要目的是使成分均匀化。

(2)完全退火:加热到Ac3+(40-60℃)保温后缓慢冷却。主要目的是细化组织和降低硬度。

(3)不完全退火:不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1~Ac3之间温度,达到不完全奥氏体化,随之缓慢冷却的退火工艺。主要目的是细化组织降低硬度。

(4)等温退火:等温退火是缓慢加热到 Ac3(亚共析钢)或 Ac1(共析钢和过共析钢)以上不多的温度,保温一段时间,随炉冷至Ac1进行等温转变,再在空气中冷却。主要目的是细化组织,降低硬度。

(5)球化退火:加热到稍高于Ac1,在Ac1±(20-40℃)范围内反复加热、保温、冷却数次,然后缓冷。目的是使碳化物球化,降低硬度。

(6)去应力退火:常用的“消应处理”是在加热温度为625±25℃的范围内,对已经焊接了的结构钢的25mm厚以上的结构件,进行1小时的加热处理。然后,使其在炉内缓慢冷却。从而去除内部应力、恢复韧性并抑制热变形等。

15、什么叫淬火?它的目的是什么?

    淬火是将钢件加热到一定温度,如亚共析钢为AC3 +(40--60℃)保温一段时间后,再急剧冷却,使奥氏体转变为高硬度的马氏体组织。

    淬火的目的:

(1)增加硬度和耐磨性;

(2)为随后回火处理作组织准备,从而获得一定的力学性能;

(3)改变钢的某些物理及化学性质。

16、什么叫回火?它的目的是什么?

    将钢加热到Ac1以下的某一温度保温一定时间待组织转变完成后冷却到室温的一种方法。回火适用于各种珠光体、贝氏体、马氏体耐热钢管焊接接头的焊后热处理。回火的目的:消除应力、稳定组织、降低硬度。

17、什么叫调质处理?它的目的是什么?

    调质处理是将钢件淬火后进行高温回火的双重热处理。调质处理的目的是细化组织,获得良好的综合力学性能。

18、什么叫焊后回火? 

    焊后回火是利用高温下材料屈服强度的降低,将弹性应变转换成塑性变形,从而减少残余应力的峰值,改善残余应力的分布。

    残余应力的松弛,在室温下也在进行,但很缓慢。增高温度,可促进应力较快的松弛。

    残余应力松驰的温度,低碳钢管的焊接接头为600-650℃,低合金钢管为650-700℃,中高合金钢管为700--750℃。

19、为什么焊接后接头内会产生不同的显微组织?

    焊接接头包括焊缝金属和热影响区。

    焊缝金属是由熔池中的液态金属迅速冷却结晶而成。根据焊缝金属的成分不同,在空气中冷却时形成了不同的组织转变,及其不同的显微组织。

    母材一侧“熔合线”以外的“热影响区”,随着离熔池远近不同而经受不同的加热过程,由于各段受热温度不同(即温度梯度),也发生不同的组织转变而形成不同的显微组织。

20、低碳钢焊后的热影响区组织状态怎样?

    低碳钢和淬硬倾向小的合金钢,热影响区可分为六个区段:

    (1)不完全熔化段:晶粒粗大,易产生裂纹、未焊透现象;

    (2)过热段:晶粒粗大;

    (3)正火段:晶粒细化,力学性能高;

    (4)不完全重结晶段:晶粒大小不均匀,力学性能较差;

    (5)再结晶段:一般组织变化不明显,受压力加工;

    (6)蓝脆段:扩散沉淀硬化,韧性下降。

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21、合金钢焊后的热影响区组织状态怎样?

    合金钢的热影响区三个区段:

(1)淬火段:温度大于Ac3根据钢的空淬倾向不同,会出现不同的淬硬组织,如贝氏体、马氏体等;

(2)不完全淬火段:温度在Ac1-Ac3之间,得到淬硬组织和网状组织(铁素体或碳化物等);

(3)回火段:温度低于Ac1 ,得到不同的回火组织。

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22、焊接结构钢焊接接头的组织状态怎样?

    焊接时被加热到奥化体化温度的金属,在空气中连续冷却,过冷奥氏体发生三种基本类型的转变:

(1)珠光体转变;

(2)贝氏体转变;

(3)马氏体转变。

    低碳钢在焊接过程中,只发生珠光体转变。

    合金钢随合金含量、焊接方法、焊接热规范和冷却速度的不同,三类转变都可能发生,引起组织的变化。

23、焊接热处理的预热方式有哪几种?现场火焰预热有何限制?

    预热方式,分为局部预热和整体预热。由于现场的火焰加热一般使用焊矩进行加热,温度误差较大,温度均匀性也较差,因而只适用于现场的局部预热。预热宽度从中心开始,焊件厚的3倍,且不小于100mm。

24、确立焊件的预热温度时,应综合考虑哪些因素?

(1)钢材的焊接性;

(2)焊件厚度;

(3)接头型式;

(4)环境温度;

(5)焊接材料的潜在含氢量;

(6)结构拘束度;

(7)异种钢焊接时,预热温度选择根据合金成分高的一侧进行选择,或焊接性差的一侧进行选择。

25、焊后热处理的加热宽度和保温宽度应为多少?

    热处理的加热宽度从焊缝中心算起,每侧不小于管子壁厚的3倍,且不小于60mm。

    热处理的保温宽度从焊缝中心算起,每侧不小于管子壁厚的5倍。

26、热处理的升温速度和降温速度有什么要求?

    为保证热处理的效果,使焊件截面里外温度均匀,温差控制在小于50℃之内,升温、降温速度δ℃/h控制不应大于300℃/h。降温过程中,若温度在300℃以下,可以不控制降温速度。

27、何种焊接接头焊后应进行热处理?

(1)壁厚>30mm的碳素钢管子与管件;

(2)壁厚>32mm的碳素钢压力容器;

(3)壁厚>28mm的普通低合金钢压力容器;

(4)壁厚>20mm的普通低合金钢压力容器;

(5)耐热钢管及管件和壁厚大于20mm的普通低合金钢管道(一定条件下,另有规定的除外);

(6)经焊接工艺评定需做焊后热处理的焊件。

28、哪些焊接接头可免做焊后热处理?

    凡是采用氩弧焊或低氢型焊条,焊前预热和焊后适当缓冷的下列部件:

(1)壁厚≤10mm,管径≤108mm的15CrMo、12 CrMo钢管;

(2)壁厚≤8mm,管径≤108mm的12Cr1MoV钢管;

(3)壁厚≤6mm,管径≤108mm的12Cr2MoWVTiB钢管。

29、为什么低碳钢只有厚壁管的接头才要求焊后热处理?

    合金钢接头焊后热处理的目的是为了改善金相组织。因为这类钢管焊后出现的淬硬组织,在应力和氢的作用下,可能使焊件遭到破坏。除非焊件的合金量少,管壁薄,或在高温下服役可考虑焊后不进行热处理之外,其他情况之下,都必须进行焊后热处理。

    而对低碳钢钢管而言,单纯按照焊接接头的金相组织形态来说,是不需要焊后热处理的。但是,随着钢管壁厚的增加,刚性增加,焊接残余应力也将随之增大。为了降低焊接残余应力,就必须进行焊后热处理,其目的就是为了消除应力。

30、对有再热裂纹倾向的焊件在焊后热处理时,应注意什么问题?

    对有再热裂纹倾向的焊件,进行焊后热处理时,关键是尽量避开和尽快通过敏感温度区,并避免在此温度区间停留。若实在避不开敏感温度区,可不做焊后热处理,或考虑更换材质。

31、奥氏体不锈钢的去应力热处理有何特点?

    奥氏体不锈钢一般不进行焊后去应力热处理。若有特殊要求时,如为了提高屈服强度和疲劳强度时,可进行低温去应力热处理,一般的工艺为300--350℃、保温1—2h。对不含Ti或Nb的18—8不锈钢,最高不应超过450℃,以免引起晶间腐蚀。

    当为了消除应力腐蚀敏感性而进行焊后热处理时,一般为800-850℃、保温2-3 h。对不含Ti或Nb的18—8不锈钢应水冷到540℃后再空冷;对含Ti或Nb的不锈钢,可直接空冷。

32、焊接热处理时加热过程有何需求?

(1)加热要均匀,充分;

(2)加热时焊件能自由膨胀,冷却时能自由收缩;

(3)合理选择支撑点,防止加热后在自重影响下发生变形。

33、焊接热处理中常用的加热方法有哪些?

    有气体火焰加热法、电阻炉加热法、柔性陶瓷电阻加热法,工频感应加热法,中频感应加热法及远红外线加热法等。还有采用“绳子围住法”(采用绳子电加热器或称绳状电加热器),加热快,方便。

    其中气体火焰加热法、电阻炉加热法、远红外加热法等属于辐射加热,工频感应加热法、中频感应加热法等属于感应加热。

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