1、重要构件的焊接、合金钢的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必须预热。焊前预热的主要作用如下： （1）预热能减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹。同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了焊接接头的抗裂性。（2）预热可降低焊接应力。均匀地局部预热或整体预热，可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差（也称为温度梯度）。这样，一方面降低了焊接应力，另一方面，降低了焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹。（3）预热可以降低焊接结构的拘束度，对降低角接接头的拘束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。预热温度和层间温度的选择不仅与钢材和焊条的化 学成分有关，还与焊接结构的刚
2、性、焊接方法、环境温度等有关，应综合考虑这些因素后确定。另外，预热温度在钢材板厚方向的均匀性和在焊缝区域的均匀性，对降低焊接应力有着重要的影响。局部预热的宽度，应根据被焊工件的拘束度情况而定，一般应为焊缝区周围各三倍壁厚，且不得少于 150-200 毫米。如果预热不均匀，不但不减少焊接应力，反而会出现增大焊接应力的情况。焊后热处理的目的有三个：消氢、消除焊接应力、改善焊缝组织和综合性能。 焊后消氢处理，是指在焊接完成以后，焊缝尚未冷却至 100以下时，进行的低温热处理。一般规范为加热到 200350，保温 2-6 小时。焊后消氢处理的主要作用是加快焊缝及热影响区中氢的逸出，对于防止低合金钢焊接
3、时产生焊接裂纹的效果极为显著。在焊接过程中，由于加热和冷却的不均匀性，以及构件本身产生拘束或外加拘束，在焊接工作结束后，在构件中总会产生焊接应力。焊接应力在构件中的存在，会降低焊接接头区的实际承载能力，产生塑性变形，严重时，还会导致构件的破坏。消应力热处理是使焊好的工件在高温状态下，其屈服强度下降，来达到松弛焊接应力的目的。常用的方法有两种：一是整体高温回火，即把焊件整体放入加热炉内，缓慢加热到一定温度，然后保温一段时间，最后在空气中或炉内冷却。用这种方法可以消除 80%-90%的焊接应力。另一种方法是局部高温回火，即只对焊缝及其附近区域进行加热，然后缓慢冷却，降低焊接应力的峰值，使应力分布比
4、较平缓，起到部分消除焊接应力的目的。有些合金钢材料在焊接以后，其焊接接头会出现淬硬组织，使材料的机械性能变坏。此外，这种淬硬组织在焊接应力及氢的作用下，可能导致接头的破坏。如果经过热处理以后，接头的金相组织得到改善，提高了焊接接头的塑性、韧性，从而改善了焊接接头的综合机械性能。消氢处理是在 300400 度加热温度范围内保温一段时间。目的是加速焊接接头中氢的逸出，消氢处理效果比低温后热更好。焊接后及焊后热处理，焊后及时后热及消氢处理是防止焊接冷裂纹的有效措施之一，对于厚度超过 100mm 的厚壁压力容器及其他重要的产品构件，焊接过程中，为防止因厚板多道多层焊氢的积聚而导致的氢致裂纹，应进行 2
5、 到 3 次中间消氢处理。压力容器设计中对热处理的考虑压力容器设计中对热处理的考虑热处理作为一种传统并行之有效的改善和恢复金属性能的方法在压力容器设计、制造等环节中一直属于相对薄弱的环节。压力容器涉及四种热处理：焊后热处理（消除应力热处理） ；改善材料性能热处理；恢复材料性能热处理；焊后消氢处理。这里重点对压力容器设计中应用广泛的焊后热处理的有关问题予以讨论。1、奥氏体不锈钢制压力容器是否需要焊后热处理焊后热处理是利用金属材料在高温下屈服极限的降低，使应力高的地方产生塑性流变，从而达到消除焊接残余应力的目的，同时可以改善焊接接头及热影响区的塑性和韧性，提高抗应力腐蚀的能力。这种消除应力的方法在
6、具有体心立方晶体结构的碳素钢、低合金钢制压力容器中被广泛采用。奥氏体不锈钢的晶体结构是面心立方，由于面心立方晶体结构的金属材料比体心立方具有更多的滑移面，因而表现出良好的韧性和应变强化性能。另外，在压力容器设计中，选用不锈钢往往是为了防腐蚀和满足温度的特殊要求这两个目的，加上不锈钢与碳素钢和低合金钢相比价格昂贵，所以其壁厚都不会很厚。因此，从正常操作的安全性考虑，没有必要对奥氏体不锈钢制压力容器提出焊后热处理的要求。至于因使用而出现的腐蚀，材料不稳定，如：疲劳，冲击载荷等不正常操作条件而带来的恶化情况，在常规设计中是难以考虑的。如果存在这些情况，需要由有关的科技人员（如：设计、使用、科研等有关
7、单位）经过深入研究，对比实验，拿出切实可行的热处理方案并确保压力容器的综合使用性能不受影响。否则，如果没有充分考虑热处理对于奥氏体不锈钢制压力容器的需要与可能，简单地类比碳素钢与低合金钢的情况而对奥氏体不锈钢提出热处理要求，往往是行不通的。在现行标准中，对奥氏体不锈钢制压力容器是否进行焊后热处理的要求比较含糊。在GB15089钢制压力容器10.4.1.3 中规定：“除图样另有规定外，冷成形的奥氏体不锈钢封头可不进行热处理”。至于其它情况是否进行热处理则可能由于不同人的理解而异。在GB1501998钢制压力容器10.4.1 中规定：容器及其受压元件符合下列条件之一者，应进行热处理。其中的第二、三
8、项为：“有应力腐蚀的容器，如盛装液化石油气，液氨等的容器”和“盛装毒性为极度或高度危害介质的容器” 。只是在 10.4.1.1.f）中规定：“除图样另有规定外，奥氏体不锈钢的焊接接头可不进行热处理”。从标准表述的层次来分析，这一要求应理解为主要是针对第一项中所列举的各种情况而言。上述的第二、三项的情况不一定能够包括在内。所以，建议在适当的时候应当以“增补”的方式将“10.4.1.1.f ） ”改为用“10.4.1.4”的方法表达。这样可以更全面、准确地表述对奥氏体不锈钢制压力容器焊后热处理的要求，使设计者能够根据实际情况自行决定对奥氏体不锈钢制压力容器是否需要热处理和怎样进行热处理。99 版“
9、容规”的第 74 条明确：“ 奥氏体不锈钢或有色金属制压力容器焊接后一般不要求做热处理，如有特殊要求需进行热处理时，应在图样上注明。 ”2、 爆炸不锈钢复合钢板制容器的热处理爆炸不锈钢复合钢板因其优越的耐蚀性能与机械强度的完美组合及其合理的性价比，因此在压力容器行业的应用越来越广，但是这种材料的热处理问题也应引起压力容器设计人员的注意。压力容器设计人员对于复合板通常比较重视的技术指标是其结合率，而对于复合板的热处理问题往往考虑的很少或者认为这一问题应由相关的技术标准及制造厂考虑。爆炸加工金属复合板的过程，本质上是在金属表面施加能量的过程。在高速脉冲作用下，复材向基材倾斜碰撞，在金属射流状态下，
10、复层金属与基层金属间形成锯齿状的复合界面，达到原子间的结合。经过爆炸加工后的基材金属，实际上是经受了一次应变强化的加工过程。其结果是抗拉强度 b 上升，塑性指标下降，屈服强度值 s 不明显。无论是 Q235 系列的钢材还是16MnR，经过爆炸加工后再检测其机械性能指标，都呈现出上述应变强化现象。对此，钛钢复合板与镍钢复合板都要求复合板经爆炸复合后，应进行消除应力热处理。99 版“容规”对此也有明确的规定，但是对于爆炸复合奥氏体不锈钢板未做这样的规定。在现行的有关技术标准中对于爆炸加工后的奥氏体不锈钢板是否进行热处理和怎样热处理的问题表达的比较含混。GB8165-87 不锈钢复合钢板规定为：“根
11、据供需双方协议，亦可以热扎状态或热处理状态交货。 ”GB4733-94压力容器用爆炸不锈钢复合钢板 规定：“复合钢板需经热处理、校平、剪边或切割供货。按需方要求，复合表面可经酸洗、钝化或抛光处理，亦可在热处理状态下供货”。这里没有提到如何进行热处理。造成这种状况的主要原因仍然是前述的奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的敏化区域问题。GB8547-87钛-钢复合板中规定钛-钢复合板消除应力热处理的热处理制度为：540 25，保温 3 小时。而这一温度恰好处于奥氏体不锈钢的敏化温区范围内（400-850） 。因此，对于爆炸复合奥氏体不锈钢板的热处理问题给出明确的规定是比较困难的。对此，我们的压力容器设计人员
12、要有清醒的认识，给予充分的重视，并采取相应的措施。首先，复材的不锈钢不得选用 1Cr18Ni9Ti，原因是与低碳奥氏体不锈钢 0Cr18Ni9 相比，其碳含量较高，更容易发生敏化，使其抗晶间腐蚀的能力下降。另外，当爆炸复合奥氏体不锈钢板制造的压力容器壳体与封头使用在较苛刻的条件时，如：压力较高，压力波动，盛装极度、高度危害的介质时，应当选用 00Cr17Ni14Mo2 这类超低碳奥氏体不锈钢可使敏化的可能性降为最低。并应明确提出复合板的热处理要求，并与有关方面协商确定其热处理制度，以达到基材具有一定的塑性贮备量，复材有合乎要求的耐腐蚀性能的目的。3、能否用其他方式代替设备的整体热处理由于受制造
13、厂条件限制，及经济利益的考虑，许多人曾探索用其他方式代替压力容器的整体热处理，虽然这些探索是有益和可贵的，但是目前还不能替代压力容器的整体热处理。在目前有效的标准和规程中，还没有放宽对整体热处理的要求。在各种代替整体热处理的方案中比较典型的有：局部热处理，锤击法消除焊接残余应力，爆炸法消除焊接残余应力及振动法，热水浴法等。局部热处理：在 GB1501998钢制压力容器10.4.5.3 中规定：“B、C、D 类焊接接头，球形封头与圆筒相连的 A 类焊接接头以及缺陷焊补部位，允许采用局部热处理方法。 ”这条规定意味着筒体上的 A 类焊缝不允许采用局部热处理方法，即：整台设备不允许采用局部热处理方法
14、，原因之一是焊接残余应力不能够对称消除。锤击法消除焊接残余应力：即通过人工锤击，在焊接接头的表面迭加一层压应力，从而部分抵消残余拉应力的不利作用。这种方法从原理上讲对防止应力腐蚀开裂是会有一定抑制作用的。但是由于在实践操作过程中没有量化指标和较严格的操作规程，加上对比使用的验证工作不够，而未被现行标准所采用。爆炸法消除焊接残余应力：是将炸药特制成胶带状，在设备的内壁粘在焊接接头表面上，其机理与锤击法消除焊接残余应力相同。据说此法可以弥补锤击法消除焊接残余应力的一些不足之处，但是，有单位在两个条件相同的液化石油汽储罐上分别采用整体热处理和爆炸法消除焊接残余应力进行对比试验，一年后开罐检查发现前者
15、焊接接头完好如初，而经爆炸法消除焊接残余应力储罐的焊接接头则出现许多裂纹。这样，曾风行一时的爆炸法消除焊接残余应力方法也就无声无息了。还有一些其他的消除焊接残余应力的方法，由于种种原因都没有被压力容器行业所接受。总之，压力容器焊后整体热处理（含炉内分段热处理）虽然具有能耗大，周期长的不足，且在实际操作中因压力容器结构等因素面临种种困难，但它仍是目前压力容器行业中唯一被各方面都能接受的消除焊接残余应力的方法。焊后热处理发挥的作用焊后消氢处理的主要作用是加快焊缝及热影响区中氢的逸出,对于防止低合金钢焊接时产生焊接裂纹的效果极为显著。在焊接过程中,由于加热和冷却的不均匀性,以及构件本身产生拘束或外加
16、拘束,在焊接工作结束后,在构件中总会产生焊接应力。焊接应力在构件中的存在,会降低焊接接头区的实际承载能力,产生塑性变形,严重时,还会导致构件的破坏。焊后消氢处理,是指在焊接完成以后,焊缝尚未冷却至 100以下时,进行的低温热处理。一般规范为加热到 200350,保温 2-6 小时。消应力热处理是使焊好的工件在高温状态下,其屈服强度下降,来达到松弛焊接应力的目的。常用的方法有两种:一是整体高温回火,即把焊件整体放入加热炉内 ,缓慢加热到一定温度,然后保温一段时间,最后在空气中或炉内冷却。用这种方法可以消除 80%-90%的焊接应力。另一种方法是局部高温回火,即只对焊缝及其附近区域进行加热,然后缓
17、慢冷却,降低焊接应力的峰值,使应力分布比较平缓,起到部分消除焊接应力的目的。经过热处理以后,接头的金相组织得到改善,提高了焊接接头的塑性、韧性,从而改善了焊接接头的综合机械性能。有些合金钢材料在焊接以后,其焊接接头会出现淬硬组织,使材料的机械性能变坏。此外,这种淬硬组织在焊接应力及氢的作用下,可能导致接头的破坏。焊后热处理通用工艺说明：本材料可作为编制具体压力容器热处理工艺时依据，需要现场热处理时，也可作为现场热处理工艺条件参考本材料依据标准1，TSGR0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程 2，GB150-1998钢制压力容器3，GB/T25198-2010压力容器封头4，JB/T
18、4709-2000 钢制压容焊接规程一、热处理时机。热处理工序应在焊接工作全部结束（包括安装中焊接搭接件、吊耳等）各项检验全部合格之后，耐压试验之前。热处理之后不允许对压力容器本体施焊。二、焊后热处理的范围。1、凡焊后需热处理的人孔、手孔等（如 Cr-Mo 钢低碳钢制人孔或手孔）应与所在容器组焊后按容器的要求一起进行热处理；法兰和焊环（凸缘）的拼接接头应进行焊后消除应力热处理。2、改善材料力学性能的热处理，应根据国标要求所制订的热处理工艺进行。母材的热处理试板与容器（或受压元件）同炉热处理。当材料供货与使用的热处理状态一致时，则在整个制造过程中不得破坏供货时的热处理状态，否则应重新进行热处理。
19、3、奥氏体不锈钢一般不进行热处理；需进行焊后消氢处理的容器。如焊后随即进行热处理，可免做消氢处理。4、冷成形或中温成形的受压元件，凡符合下列条件之一者应于成形后进行热处理。 圆筒钢材厚度符合以下条件者碳素钢、16MnR 的厚度大于等于圆筒内径 Di 的 3%其他低合金钢的厚度大于等于圆筒内径 Di 的 2.5% 冷成型封头应进行热处理（制造单位确保冷成型后材料性能符合设计使用要求时例外）5、容器及其受压元件符合下列条件之一者应进行焊后热处理。 A、B 类焊接接头处钢材厚度 s 符合以下条件者a) 碳素钢、15MnNbR 、07MnCrMoVR 厚度大于 32mm（如焊前预热 100以上时，厚度
20、大于 38mm）b）16MnR 及 16Mn 厚度大于 30mm（如焊前预热 100 以上时，厚度大于34mm）c）15MnVR 及 15MnV 厚度大于 28mm（如焊前预热 100 以上时，厚度大于32mm）d） 任 意 厚 度 的18MnMoNbR； 13MnNiMoNbR;15CrMoR;14Cr1MoR;12Gr2Mo1R;20MnMo; 20MnMoNb;15CrMo;12Cr1MoV;12Cr2Mo1;1Cr5Mo说明：s 不同的焊接接头，按薄者算；异种钢接头按热处理严者定。 图样注明有应力腐蚀的容器，如盛装液化石油气、液氨等的容器。 图样注明盛装毒性为高度极度危害介质的容器。6
21、、试板（试件） （有热处理要求的）一般随容器（或元件）同炉热处理。三、焊后热处理方法1、焊后热处理应优先采用在炉内加热的方法，其操作应符合如下规定： 焊件进炉时炉内温度不得高于 400； 焊件升温至 400后，加热区升温速度不得超过 5000/s/h（s 为焊接接头处钢材厚度，mm） ，且不得超过 200/h，最小可为 50/h； 升温时，加热区域任意 5000mm 长度内的温差不得大于 120； 保温时，加热区域内最高与最低温度之差不宜超过 65； 升温及保湿时应控制加热区气氛，防止焊件表面氧化； 炉温高于 400时，加热区降温速度不得超过 6500/s/h，且不得超过260/h，最小可为
22、50/h. 焊件出炉时，炉温不得高于 400，出炉后应在静止空气中继续冷却。2、焊后热处理允许在炉内分段进行。分段热处理时，其重复加热长度应不小于1500mm。炉内部分的操作应符合 1 的规定。炉外部分应采取保温措施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能3、B、C、D 类焊接接头，球形封头与圆筒相连的 A 类焊接接头以及缺陷焊补部位，允许采用局部热处理方法。局部热处理时，焊缝每侧加热宽度不小于钢材厚度 s 的 2 倍；接管与壳体相焊时加热宽度不得小于钢材厚度 s 的 6 倍。靠近加热区的部位应采取保温措施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能。四、有防腐要求的不锈钢及复合钢板制容器表面，应进行酸洗
23、、钝化处理。该类钢制零部件按图样要求进行热处理后，还需作酸洗、钝化处理。五、制造部门应保存所有热处理的时间与温度关系曲线记录，保存期限不得少于 7 年。六、焊后热处理其他工艺要求应遵守 JB/T4709-2000 标准的规定，焊后热处理温度最短保温时间的选择依据 JB/T4709-2000 标准中表 6，表 7 确定。(1)焊前预热对于不同的钢材、板厚、节点形式、拘束度、扩散氢含量、焊接热输入条件下焊前预热温度的要求，应符合技术规范的规定。对于屈服强度等级超过 345MPa 的钢材，其预热、层间温度应按钢厂提供的指导参数，或由施工企业通过焊接性试验和焊接工艺评定加以确定。对焊前预热及层问温度的
24、检测和控制，工厂焊接时宜用电加热板、大号气焊、割枪或专用喷枪加热；工地安装焊接宜用火焰加热器加热。测温器具宜采用表面测温仪。预热时的加热区域应在焊接坡口两侧，宽度各为焊件施焊处厚度的 2 倍以上，且不小于 100mm。测温时间应在火焰加热器移开以后，测温点应在离电弧经过前的焊接点处各方向至少 75mm 处，必要时应在焊件反面测温。(2)焊后消氢处理焊后消氢处理应在焊缝完成后立即进行。消氢热处理加热温度应达到 200250。C，在此温度下保温时间依据构件板厚而定，应为每 25ram 板厚 05h，且不小于 1h，然后使之缓慢冷却至常温。消氢热处理的加热方法及测温方法与预热相同。调质钢的预热温度、
25、层间温度控制范围应按钢厂提供的指导性参数进行，并应优先采用控制扩散氢含量的方法来防止延迟裂纹产生。对于屈服强度等级高于 345MPa 的钢材，应通过焊接性试验确定焊后消氢处理的要求和相应的加热条件。焊前预热及焊后热处理的作用重要构件的焊接、合金钢的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必须预热。焊前预热的主要作用如下：（1）预热能减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹。同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了焊接接头的抗裂性。（2）预热可降低焊接应力。均匀地局部预热或整体预热，可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差（也称为温度梯度） 。这样，一方面降低了焊接应力，另一方面
26、，降低了焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹。（3）预热可以降低焊接结构的拘束度，对降低角接接头的拘束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。预热温度和层间温度的选择不仅与钢材和焊条的化 学成分有关，还与焊接结构的刚性、焊接方法、环境温度等有关，应综合考虑这些因素后确定。另外，预热温度在钢材板厚方向的均匀性和在焊缝区域的均匀性，对降低焊接应力有着重要的影响。局部预热的宽度，应根据被焊工件的拘束度情况而定，一般应为焊缝区周围各三倍壁厚，且不得少于150-200毫米。如果预热不均匀，不但不减少焊接应力，反而会出现增大焊接应力的情况。焊后热处理的目的有三个：消氢、消除焊接应力、改善焊缝组织和
27、综合性能。焊后消氢处理，是指在焊接完成以后，焊缝尚未冷却至100以下时，进行的低温热处理。一般规范为加热到200350，保温2-6小时。焊后消氢处理的主要作用是加快焊缝及热影响区中氢的逸出，对于防止低合金钢焊接时产生焊接裂纹的效果极为显著。在焊接过程中，由于加热和冷却的不均匀性，以及构件本身产生拘束或外加拘束，在焊接工作结束后，在构件中总会产生焊接应力。焊接应力在构件中的存在，会降低焊接接头区的实际承载能力，产生塑性变形，严重时，还会导致构件的破坏。消应力热处理是使焊好的工件在高温状态下，其屈服强度下降，来达到松弛焊接应力的目的。常用的方法有两种：一是整体高温回火，即把焊件整体放入加热炉内，缓
28、慢加热到一定温度，然后保温一段时间，最后在空气中或炉内冷却。用这种方法可以消除80%-90%的焊接应力。另一种方法是局部高温回火，即只对焊缝及其附近区域进行加热，然后缓慢冷却，降低焊接应力的峰值，使应力分布比较平缓，起到部分消除焊接应力的目的。有些合金钢材料在焊接以后，其焊接接头会出现淬硬组织，使材料的机械性能变坏。此外，这种淬硬组织在焊接应力及氢的作用下，可能导致接头的破坏。如果经过热处理以后，接头的金相组织得到改善，提高了焊接接头的塑性、韧性，从而改善了焊接接头的综合机械性能热裂纹（凝固裂纹）发生的要因及防止对策在这里，对热裂纹中最有代表性的凝固裂纹的发生原因和防止对策进行说明。一般地，凝
29、固裂纹是在冷却过程中的凝固温度附近，结晶粒界处残余的液相或脆弱的不纯物的液体薄膜不能支撑由于凝固进行而发生的收缩应力而发生开裂。因此，凝固裂纹发生的原因是:. 凝固形态. 母材及焊接材料的化学成分. 焊接施工条件等的冶金因素和机械的因素实际上这些因素互相影响而发生裂纹。种种发生要因和相应的防止对策总结如下:A材料的化学成分(a) C,P,S 的影响-焊缝金属中 C,P,S 的含有量高防止对策: 尽可能选用低 C,P,S 的焊丝和母材。用高 Mn 系焊丝，增加 Mn/S 的比。标准:C0.13%Mn/S2030焊缝金属中的 P+S0.04。用添加 Ti,Zr,Nb 的焊丝。（）Ni 的影响-焊缝
30、金属中 Ni 的含有量高防止对策: 尽可能选用成为低 P,S 焊缝的焊丝. 标准: P+S0.02% 用高 Mn 系焊丝，增加 Mn/S 的比。标准: Mn/S50（c）Si,Nb 的影响 -焊缝金属中 Si,Nb 的含有量高防止对策: 避免多余的 Si,Nb 的添加 如母材中 Si,Nb 的成分高时，用低 Si 的焊丝B 焊接施工条件 （a） 焊接电流电弧电压焊接速度a-电流过大，会使熔深过深防止对策: 以能得到安全的断面形状为限，降低电流值。调整导电嘴和母材的距离，降低电流值。焊接量有保证的场合，使用细径焊丝以能获得熔深浅宽的焊缝，设定施工条件。b-电压过低，焊缝幅窄，最终凝固区域成为焊缝
31、的内部防止对策: 为获得适当的凝固形态，设定提高电压值的值c-速度过快，柱状晶的突出变成凝固防止对策: 为使柱状晶的形成呈向上的状态，减慢速度(b) 焊枪角度-焊枪太过于倾斜防止对策: 焊枪角度以垂直20为标准特别是后退角会使焊缝幅变窄，熔深变深，尽可能避免使用.(c) 弧坑-弧坑处理不彻底防止对策: 弧坑处电流为 焊接电流 0.60.7采用事后处理C 其他(a) 预焊 -预焊部的处理不彻底防止对策: 预焊尽可能不要熔断。 (未熔合的根源，在预焊焊缝处裂纹发生焊缝裂纹的起点)预焊焊缝不要过小。尽可能用低电流形成长的焊缝.(b) 拘束度 -拘束度过高,拘束应力过高防止对策: 避免过高的拘束度零件
32、形状复杂时，要考虑焊接顺序，考虑不要有局部的拘束。焊接时过度抑制应变 将成为开裂的根源。有可能时进行预热(250300), (250300时降伏应力急剧下降),(c) 其他-电弧不稳定的要因管理不适当防止对策: 除去焊接面(包括反面)的油、锈、涂料等确保气体的保护性整备焊丝的输送机构热处理通用工艺1 主题内容与适用范围本工艺规定了受压元件的焊后热处理工艺和相关的工艺管理；本工艺适用于锅炉、压力管道受压元件的热处理，钢结构的焊后热处理亦可参照使用。2 总则2.1 本工艺与设计图样及有关技术文件不相适应时，按产品新工艺、图样要求及相关技术条件执行；2.2 本工艺仅适用于常用钢种。如遇特殊钢种，应按
33、相关标准要求执行；3 引用标准蒸汽锅炉安全技术监察规程压力管道安全技术监察规程JB/T1613 锅炉受压元件焊接技术条件4 工艺要求4.1 设备本公司的整体退火采用热处理炉；要求测温必须准确、可靠，所用仪表、热电偶及其附件，应根据计量的要求进行标定或校验，且应定期检查；局部热处理可采用电加热的方式；4.2 操作人员：4.2.1 热处理工、现场仪表工应熟练掌握热处理操作技能。4.2.2 应遵守本工艺中的有关规定，做到操作无误，记录准确。4.3 热处理一般规定4.3.1 按照蒸汽锅炉安全技术监察规程 、 压力管道安全技术监察规程中规定的要求，分别对锅炉、压力管道受压元件进行热处理;其产品图纸和工艺
34、文件中应予以标明;4.3.1.1 锅炉锅筒、集箱、管子受压元件壁厚达到表 1 时，焊后必须热处理(除非图样、工艺另有规定)；表 1 序号 钢 号 需热处理厚度 mm 备注1 10.Q235-A、Q235-B 、Q235-C、20.20R、20g、20G302 16MnR、16Mng、16Mn 203 12CrMo、15CrMo 104 12Cr1MoV 6内燃锅炉的筒体或管板大于 20mm的低碳钢 T 型接头需热处理4.3.1.2 容器及其受压元件符合下列条件之一者，应进行焊后热处理：a)碳素钢、 07MnCrMoVR 厚度大于 32mm(如焊前预热 100时,进取度大于 38mm);b)16
35、MnR、16Mn 厚度大于 30mm(如焊前预热 100时,进取度大于 34mm);c)15MnVR、15MnV 厚度大于 28mm(如焊前预热 100时 ,进取度大于 32mm);d)任意厚度的15MnVNR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR 、15CrMoR 、14Cr1MoR、12Cr2Mo1R、20MnMo、20MnMoNb、15CrMo、12Cr1MoV 、12Cr2Mo1 和 1Cr5Mo 钢；e)图样注明有应力腐蚀的容器，如盛装液化石油气、液氨等的容器；f)图样注明盛装毒性为极度或高度危害介质的容器；4.3.2 对标准规定可不进行焊后热处理的产品,若业主要求增加热处理项
36、目时,应在工艺文件中作修改说明;其它各项工作按正式热处理的要求进行 ;4.3.3 焊后需热处理的受压元件，其接管、管座、垫板及其它非受压元件全部焊接完成后，才能进行最终热处理。特殊情况下,承受载荷的非受压元件满足下列条件时,可在最终热处理后进行焊接:a)受压元件为碳素钢或碳锰钢材料;b)角焊缝的计算厚度不大于 10mm;c)应按经评定合格的焊接工艺施焊;d)应对角焊缝进行 100%表面探伤;4.3.4 焊后热处理应在水压前和焊接接头返修后进行;因此热处理前由车间自行安排一次水压试验;若热处理后的水压试验时发现受压元件仍需要返修补焊，应重新进行焊后热处理。4.3.5 受压元件焊后热处理，在可以做
37、到的场合，宜整体装入封闭的炉中加热；若分段热处理，至少有 1500mm 长的重叠部分，且在炉外的部分应有绝热保温措施。以减少温度梯度，防止产生有害的温度梯度。 （所用保温措施不应对材质产生有害影响）4.3.6 对已加工好的密封或螺纹孔以及高温加热对氧化脱碳减薄量有技术要求的零件，应在其上均匀地刷（喷）保护涂料，待涂料干燥后方可入炉加热。4.3.7 焊件装炉时，距炉墙、炉底、炉门应有一定的距离；不允许火焰直接喷烧焊件；严禁焊件过烧或氧化。4.3.8 受压元件在热处理时，可用固定在炉体上的热电偶测温;当它不能正确地表达元件的实际温度时,应在元件上布置足够数量的热电偶(视焊件大小,一般不小于 3 点
38、) 以真实反映焊件各部位的温度，并符合工艺要求。4.3.9 焊接试件应与所代表的产品热处理状态完全一致，对焊前热处理的产品部件焊接试件，中间试件应跟踪产品全过程。试件最好从产品部件料上的多余部分切取。热处理时，产品试件在炉中的摆放位置，应紧靠所代表的产品，保证试件与所代表的产品处于相同的温度场内。4.4 热处理工艺：4.4.1 需热处理的焊件采用炉内热处理时，焊件装炉，进、出炉时的温度应低于 400。4.4.2 炉内热处理时，热处理温度在 400以上时，加热速度和冷却速度按下式计算：a 加热时，V 15000/t ，但最大 200/h ，最小 50/h;b 升温时,加热区内任意 5000mm
39、长度内的温差不得大于 120;c 保温时,加热区内最高与最低温差不宜超过 60;d 冷却时，V 26500/t，但最大 260/h ，最小 50/h。式中，V 1加热速度（/h） ； V2冷却速度（/h） ；t 焊后热处理厚度（ mm） 。4.4.3 炉内焊后热处理保温温度及保温时间按表 2表 2 序号钢 号 焊后热处理温度保温时间1 10.Q235-A、Q235-B 、Q235-C、20.20R、20g、20G6006402 09MnD 5806203 16MnR、16Mng16Mn、16MnD、16MnDR600640t50 时取 0.04t/h但不小于 15 分钟t50 时(t+150)
40、/100（h）4 12CrMo、15CrMo、15CrMoR 6607005 12CrMoV 7007400.04t/h 但不小于 15 分钟4.4.4 测温仪表显示达到规定温度后，焊件应有一定的均温时间，(时间按炉况（装炉量，升温速度）而定；也可根据实测数据而定)。一般不小于保温时间的三分之一。4.4.5 局部或分段热处理工艺要求。aB、C、D 类焊接接头，球形封头与圆筒相连的 A 类焊接接头以及缺陷焊补部位，允许采用局部热处理方法。b 局部热处理或分段热处理加热部位与非加热部位的温度梯度应平缓，可采用保温性能较好的材料保温（如硅酸铝纤维等） ，但不允许对材质产生有害影响。c 焊后热处理温度
41、及保温时间按表 2。如按表 2 保温有困难时，低碳钢和强度低合金钢可按表 3 在较低温度下作较长时间的保温热处理。表 3比规定温度范围下限降低温度数值 降低温度后最短保温时间 1) h25 255 480 102)110 202)1） 最短保温时间适用于焊后热处理厚度不大于 25mm 的焊件，当热处理厚度大于25mm 时，厚度每增加 25mm，最短保温时间则应增加 15min。2） 仅适用于碳素钢和 16MnR 钢。d 经热处理过的受压元件，返修后如需热处理，其温度宜取表 2 下偏差，保温时间按表 2，厚度按 4.5。e 对于焊后有产生延迟裂纹倾向的钢材，焊后应及时进行后热消氢或热处理。消氢热
42、处理温度为 200350。加热宽度按 4.5；保温时间按不小于 2.5min/mm 计算，且不小于 0.5 小时后缓冷。焊件厚度大于 50mm 时，加热温度取上限。4.5 热处理厚度的计算4.5.1 等厚度全焊透对接接头的焊后热处理厚度为其焊缝厚度，即受压元件钢材厚度。焊缝厚度是指焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离（余高不计） 。4.5.2 组合焊缝的焊后热处理厚度为对接焊缝厚度与角焊缝厚度中的较大者。4.5.3 不等厚焊接接头的焊后热处理厚度：4.5.3.1 对接接头取其较薄一侧母材厚度。4.5.3.2 在壳体上焊接管板、平封头、盖板、凸缘或法兰时，取壳体厚度。4.5.3.3 接管、人
43、孔与壳体组焊时，在接管颈部厚度、壳体厚度、封头厚度、补强板厚度和连接角焊缝厚度中，取其较大者。4.5.3.4 接管与高颈法兰相焊时，取管径厚度。4.5.3.5 管子与管板相焊时，取其焊缝厚度。4.5.4 非受压元件与受压元件相焊，取焊接处的焊缝厚度。4.5.5 焊接返修时，取其所填充的焊缝金属厚度。4.5.6 不同厚度的产品焊件允许并焖热处理,但热处理规范必须相同,保温时间按厚者计算;并炉的允许厚度偏差为:当 25mm 时,允许差值10mm; 当 25mm 时, 允许差值15mm;4.6 焊后热处理记录4.6.1 热处理记录包括下列内容4.6.1.1 产品编号、图号、名称、焊件数量、试件数量及
44、操作者。4.6.1.2 热处理炉或其它加热装置的形式、种类。4.6.1.3 热处理参数：a 焊件装炉、出炉温度；b 焊件加热速度、冷却速度；c 均温温度、保温温度及其时间。4.6.1.4 其它必要事项。4.6.2 自动记录时，热处理记录曲线图表应连贯、完整、清晰。4.6.3 热处理记录保存期限不得少于 7 年。压力容器焊后热处理压力容器在生产制造过程中，由于频繁的冷、热卷，使工件内部不断受到拉力和压力，造成应力不均和应力集中，并且在焊接时引起焊缝区组织和性能的变化，致使工件焊缝区有残余应力的产生。部分压力容器在毛坯锻造时，有氢进入钢体，当氢逐渐溶解在金属中后，会使钢的强度和塑性明显降低，使工件
45、产生氢脆的现象，要消除工件中的氢，通常采用的方法就是焊后热处理。一、问题的提出压力容器在制造过程中，将带来以下问题：由于过量的冷卷、冷矫形等冷加工引起的冷作硬化。由于焊接引起的焊缝区组织和性能的变化。由于焊接产生残余应力以及由此而导致的应力腐蚀裂纹的产生和发展。压力容器焊接时，当母材相邻区域产生一温差大于 100 度的急剧温度梯度时，在铁素体钢或相当的其他材料中引起不均匀的塑性应变，而在随后的冷却过程中，将产生一个峰值应力达到屈服点的残余应力场。另外，由于压力容器制造中的不均匀塑性应变导致在弹性、塑性材料中产生残余应变，而残余应变可以是来自机械的（主要是冷卷、冷矫形等冷加工） ，热力的（主要是
46、焊接过程产生的） ，或者两者兼有的原因。因此，在压力容器加工完成的最终产品中将留下残余弹性应变场，并承受相应的弹性残余应力。残余应力的存在，将影响压力容器的使用性能。为了消除焊接区峰值应变，达到内应变均匀分布这一目的，可以采取多种方法，如机械振动法、焊后加热法等。然而，由于压力容器中许多潜在的问题主要来自焊缝区的冶金损伤，所以机械方法以降低内应变的手段已经不足以预防日后运行过程中可能出现的诸多问题。另外，金属的氢脆现象已经比较为人们所关注。氢进入钢以后，机械性能会发生明显的变坏。强度和塑性明显降低，溶解于金属晶格中的氢，使钢在缓慢变形时发生脆性破坏。金属材料中的氢可以是在金属材料生产工艺过程中
47、吸收的，如金属在焊接时液态金属吸收的氢保留在焊缝中，也可能是材料在氢环境中服役吸收的氢。对于焊缝中吸收的氢，比较有效的消除方法就是进行焊后热处理，它既可以达到松弛和缓和焊接残余应力，改善因焊接而被硬化及脆化的焊接热影响区，提高焊缝金属的延性和断裂韧性，也可以使焊接区及附近的氢等有害气体扩散逸出。压力容器采用的热处理方法有两类：一类为改善机械性能的热处理，一类为焊后热处理（PWHT） 。广义地说，焊后热处理就是在工件焊完之后对焊接区域或焊接构件进行的热处理。其内容包括消除应力退火、完全退火、固溶、正火、正火加回火、回火、低温消除应力、析出热处理等。狭义地说，焊后热处理仅指消除应力退火，即为了改善
48、焊接区的性能和消除焊接残余应力等有害影响，从而对焊接区及有关部位在金属相变温度点以下均匀而有充分地加热，然后又均匀冷却的过程。许多情况下所讨论的焊后热处理实质上就是焊后消除应力热处理。二、焊后热处理的目的压力容器的焊后热处理主要就是去应力退火以及消氢处理，其目的是为了改善焊缝区的组织应力和残余应力等有害物质。具体有以下几点：1. 松弛焊接参与应力。2. 稳定结构的形状和尺寸，减少畸变。3. 改善母材、焊接区的性能，包括提高焊缝金属的塑性、降低热影响区硬度、提高断裂韧性、改善疲劳强度、恢复或提高冷成型中降低的屈服强度。4. 提高抗应力腐蚀的能力。5. 进一步释放焊缝金属中的有害气体，尤其是氢，防
49、止延迟裂纹的发生。三、焊后热处理的必要性焊制的压力容器，焊接区存在着较大的残余应力，而残余应力的不利影响，在一定的条件下才表现出来。当残余应力与焊缝中的氢相结合时，将促使热影响区硬化，导致冷裂纹和延迟裂纹的产生。残存在焊缝中的静应力或负载运行中的动载应力与介质的腐蚀作用相结合时，将有可能引起裂纹状腐蚀，即所谓应力腐蚀。焊接残余应力及由焊接引起的母材淬硬是产生应力腐蚀裂纹的重要因素。在残余应力存在的情况下，根据侵蚀性介质的成分、浓度和温度的不同，以及母材与焊接区的成分、组织、表面状态、应力状态等存在的差异而有所不同，从而，使腐蚀破坏的性质可能改变。焊接的压力容器是否需要做焊后热处理，应从容器的用途、尺寸（特别是壁板厚度） ，所用材料的性能以及工作条件等方面综合考虑决定。有下列情况之一的，应考虑焊后热处理。1. 使用条件苛刻，如在低温下工作有发生脆性断裂危险的厚壁容器，承受较大载荷和交变载荷的容器。2.
