焊接熱處理范文

導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇焊接熱處理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞 焊接；熱處理；殘余應(yīng)力；影響；消除

中圖分類(lèi)號(hào)：TG404 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）13-0084-02

在全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢(shì)的影響下，各行各業(yè)的生產(chǎn)和能源消費(fèi)對(duì)于全球能源可持續(xù)發(fā)展都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，為了適應(yīng)節(jié)能減排的目標(biāo)，必須要從能源消耗較大的工業(yè)著手。焊接工藝作為現(xiàn)代工藝中一項(xiàng)常用的技術(shù)，其在材料、技術(shù)等方面都有著較高的消耗，一直以來(lái)都是高耗能行業(yè)，基于此，必須要注重對(duì)焊接工藝的科學(xué)處理，才能實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

1 影響焊接殘余應(yīng)力的主要因素

1.1 焊接原材料的影響

隨著原材料的熔化溫度變化，焊接的殘余應(yīng)力也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。其溫度越高、殘余應(yīng)力就越大。同時(shí)，對(duì)殘余應(yīng)力大小的影響因素還包括：線膨脹系數(shù)、屈服強(qiáng)度、彈性模量等。原材料的種類(lèi)不同，由此產(chǎn)生的變化也有所區(qū)別。當(dāng)膨脹系數(shù)處于高溫條件下，其溫度就會(huì)持續(xù)上升，此時(shí)為線性增加狀態(tài)；屈服強(qiáng)度、彈性模量等都會(huì)隨著原材料類(lèi)型的不同而表現(xiàn)出不同的反應(yīng)。

1.2 焊接參數(shù)的影響

在相對(duì)正常的焊接條件下，若想確保焊接電流不產(chǎn)生任何變化，則需要提高焊接效率，此時(shí)將延長(zhǎng)焊接的溫度場(chǎng)，同時(shí)增加了焊接的梯度，此時(shí)焊接殘余應(yīng)力就會(huì)加大。若想確保焊接的速度不發(fā)生改變，則提高焊接電流強(qiáng)度，此時(shí)焊接的溫度場(chǎng)就會(huì)變寬、加長(zhǎng)，增加溫度梯度，焊接的殘余應(yīng)力也相應(yīng)加大。

1.3 焊接熱源的影響

在結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中，一般只采取局部加熱方法，但是熱源中心的溫度一般較高，由于焊縫與焊件不同點(diǎn)之間的距離存在差異，因此在加熱的瞬間，各點(diǎn)溫度會(huì)產(chǎn)生變化，溫度場(chǎng)也可能有所改變。由于加熱并不是均勻進(jìn)行，焊件的溫度梯度有所增加，對(duì)焊接殘余應(yīng)力大小造成影響。如果在自然條件下完成焊件的冷卻，此時(shí)溫度由800℃降低到500℃，無(wú)論是焊接的殘余應(yīng)力還是應(yīng)變力大小，都會(huì)受到影響，需加強(qiáng)重視。

1.4 焊接比容的影響

當(dāng)鋼材結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)加熱或者冷卻之后，就會(huì)產(chǎn)生相變作用，由此變化也會(huì)引發(fā)比容、性能等改變。一般情況下，如果溫度已經(jīng)上升到700℃以上，那么鋼材就會(huì)由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，但是對(duì)殘余應(yīng)力的影響可以忽略不計(jì)。在冷卻過(guò)程中，由于溫度大幅度降低，冷卻的速度也有所改變，此時(shí)合金數(shù)量、碳元素?cái)?shù)量等增加，鋼結(jié)構(gòu)在低溫狀況下發(fā)生相變，此時(shí)體積快速膨脹，就會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

2 焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的危害

在構(gòu)件焊接過(guò)程中，由于受到應(yīng)力重分布或者二次變形等影響，在介質(zhì)、溫度等作用下，殘余應(yīng)力將對(duì)結(jié)構(gòu)性能造成多方面影響，分析如下。

2.1 降低焊接結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度

當(dāng)結(jié)構(gòu)受到一定承載力之后，會(huì)表現(xiàn)出充足的塑性變形能力。隨著荷載力的大幅度增加，此時(shí)屈服強(qiáng)度的區(qū)域應(yīng)力也有所增加，而不符合屈服強(qiáng)度的區(qū)域應(yīng)力也會(huì)發(fā)生變化。在這種情況下，焊接殘余應(yīng)力不會(huì)對(duì)靜力強(qiáng)度造成影響。但是在相反的狀態(tài)下，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到承載作用之后沒(méi)能表現(xiàn)塑性變形能力，則焊接殘余應(yīng)力就會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度造成影響。

2.2 削弱焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度

當(dāng)處于循環(huán)性的荷載作用下，如果存在一定的焊接殘余應(yīng)力，那么應(yīng)力循環(huán)過(guò)程可能出現(xiàn)偏移，此時(shí)平均值發(fā)生變化，而幅值則保持不變。此時(shí)，平均值與極限幅值之間具有反比例關(guān)系。因此，拉伸焊接的參與應(yīng)力集中在應(yīng)力產(chǎn)生的部位，削弱疲勞強(qiáng)度。

2.3 造成焊接結(jié)構(gòu)的剛度不足

在焊接結(jié)構(gòu)中，如果存在焊接殘余應(yīng)力及荷載作用，就會(huì)造成應(yīng)力的疊加現(xiàn)象，此時(shí)材料可能達(dá)到屈服的極限點(diǎn)。但是在材料塑性性能中，無(wú)法將這一特性表現(xiàn)出來(lái)，局部應(yīng)力就會(huì)大幅度增加，結(jié)構(gòu)不能繼續(xù)承載力的作用，此時(shí)材料結(jié)構(gòu)中有效承載面積大幅減少，結(jié)構(gòu)的剛度也會(huì)降低。在實(shí)際工程運(yùn)行過(guò)程中，由于校正焊縫及火焰等，都會(huì)產(chǎn)生一定的焊接殘余應(yīng)力，如果火焰校正較為頻繁，那么經(jīng)過(guò)加載之后就會(huì)產(chǎn)生變形，并且卸載之后也會(huì)存在回彈性不足的問(wèn)題。

2.4 引發(fā)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂問(wèn)題

在拉應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的共同作用下，如果發(fā)生介質(zhì)材料裂縫，就被稱(chēng)作應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。由于拉應(yīng)力的大面積存在，此時(shí)金屬表面的腐蝕鈍化膜破壞力也會(huì)加大，而殘余拉應(yīng)力和拉應(yīng)力之間形成疊加作用，加速腐蝕與斷裂。

3 焊接后熱處理技術(shù)的應(yīng)用機(jī)理

由于焊接熱源對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生不均勻的加熱或者冷卻，同時(shí)也會(huì)引發(fā)不均勻的塑性流動(dòng)，那么構(gòu)件焊接之后就會(huì)產(chǎn)生彈塑性應(yīng)變，進(jìn)而引發(fā)焊接殘余應(yīng)力。在焊接過(guò)程中，局部熱量的不均勻輸入可能造成焊縫區(qū)熔化現(xiàn)象，在焊接區(qū)的溫度與相鄰區(qū)域的溫度偏高，此時(shí)形成正溫差，而熔池附近的高溫區(qū)材料熱膨脹作用受到影響，高溫區(qū)材料會(huì)形成不均勻的壓縮塑性變形現(xiàn)象。

在構(gòu)件冷卻的過(guò)程中，部分材料已經(jīng)發(fā)生塑性變形作用，而受到周?chē)h(huán)境、因素等制約，不能進(jìn)行自由收縮，在一定程度上受到拉伸作用，產(chǎn)生拉應(yīng)力。同時(shí)，熔池發(fā)生凝固作用，已經(jīng)形成焊縫的金屬受到冷卻收縮作用，也會(huì)形成一定的拉

應(yīng)力。

采取焊接后熱處理技術(shù)，主要針對(duì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因，在進(jìn)行焊接之前采取預(yù)熱方法，減少金屬試板與焊接焊縫之間的溫度差，那么在焊接工程中，產(chǎn)生極小的原材料與焊縫不均勻變形問(wèn)題；在進(jìn)行冷卻過(guò)程中，主要應(yīng)用保溫棉，此時(shí)原材料與焊縫之間的溫度較為接近，材料整體冷卻，形成均勻變形，產(chǎn)生較少的焊接殘余應(yīng)力。

4 焊接后熱處理技術(shù)的應(yīng)用數(shù)值模擬

4.1 溫度場(chǎng)數(shù)值的模擬

通過(guò)采取焊后熱處理技術(shù)，可確保整個(gè)焊接結(jié)構(gòu)根據(jù)一定的加熱速度進(jìn)行升溫，保持一定的時(shí)間之后，將變形金屬實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶，進(jìn)而產(chǎn)生全新等軸晶粒，此時(shí)可基本消除晶體缺陷，合理控制金屬的強(qiáng)度，提高韌性，而殘余應(yīng)力也因此能夠釋放并消除。為了更好地獲取熱處理過(guò)程的溫度場(chǎng)模擬值，可將熱處理過(guò)程分為不同的溫度階段，結(jié)合各個(gè)階段的升溫與降溫實(shí)驗(yàn)，采取有限元軟件對(duì)不同階段的熱源進(jìn)行計(jì)算，并在模型中實(shí)行模擬運(yùn)用，最終獲得精確的溫度場(chǎng)值。通過(guò)數(shù)值模擬曲線的觀察，確定不同階段的溫度控制能否符合焊后熱處理的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，進(jìn)入保溫階段之后，接頭部位的溫度均符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值的模擬

將焊件焊接之后的殘余應(yīng)力場(chǎng)分布狀況，以初始狀態(tài)導(dǎo)入模型中，對(duì)溫度的變化過(guò)程進(jìn)行記錄，了解歷史事件并讀取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)、應(yīng)力數(shù)據(jù)等，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)值加載到模型中，運(yùn)用熱塑性理論，充分考慮溫度場(chǎng)、組織轉(zhuǎn)變場(chǎng)等影響作用，對(duì)焊后熱處理過(guò)程的殘余應(yīng)力分布進(jìn)行計(jì)算。為了客觀了解熱處理后殘余應(yīng)力的分布狀況、數(shù)值大小等，與焊后殘余應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比，一般焊后殘余應(yīng)力的峰值在熱影響區(qū)域的附近，經(jīng)過(guò)采取消應(yīng)力的熱處理技術(shù)，殘余應(yīng)力的峰值有所降低，此時(shí)位置不會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)完成熱處理過(guò)程之后，距離焊縫較遠(yuǎn)的原材料區(qū)域殘余應(yīng)力值逐漸上升，直到100 Mpa左右。這主要由于受到熱處理的作用，殘余應(yīng)力逐漸釋放并重新組織、分配。對(duì)于焊接接頭位置的焊后等效殘余應(yīng)力來(lái)說(shuō)，其峰值處于內(nèi)表面約10 mm-12 mm左右，屬于打底焊道位置，該位置的坡口尺寸較小，受到一定的約束力作用，在快速冷卻的狀態(tài)下收縮量就會(huì)增加；當(dāng)外表面的等效殘余應(yīng)力值達(dá)到最低點(diǎn)時(shí)，內(nèi)表面的殘余應(yīng)力峰值就會(huì)增加，而采取焊后熱處理技術(shù)，則可有效控制殘余應(yīng)力峰值，其降低幅度高達(dá)30%-50%，確保焊接殘余應(yīng)力處于平穩(wěn)狀態(tài)。

5 結(jié)論與思考

本文通過(guò)分析焊接殘余應(yīng)力的影響因素、產(chǎn)生危害等，對(duì)焊接后熱處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討，最終獲得如下結(jié)論：1）在進(jìn)行熱處理過(guò)程中，如何確定保溫溫度并控制溫差范圍，對(duì)最終的熱處理效果產(chǎn)生直接影響，需加強(qiáng)重視；2）根據(jù)熱彈塑性理論與有限元分析程序，充分考慮溫度場(chǎng)與組織轉(zhuǎn)變場(chǎng)等影響作用，通過(guò)采取三場(chǎng)耦合的有限元計(jì)算模式，實(shí)現(xiàn)焊后熱處理技術(shù)的分布計(jì)算；3）運(yùn)用有限元計(jì)算方法，可更加精確地掌握焊后熱處理技術(shù)在殘余應(yīng)力分布中的影響規(guī)律，可較好地保障應(yīng)力消除效果。

參考文獻(xiàn)

[1]徐富家，呂耀輝，徐濱士.焊接快速成形金屬零件的殘余應(yīng)力與變形[J].焊接技術(shù)，2011（1）.

[2]潘華，方洪淵.局部加載拉應(yīng)力對(duì)平板焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響[J].焊接學(xué)報(bào)，2008（8）.

[3]李均峰，宋天民，張國(guó)福，等.逆焊接消除焊接殘余應(yīng)力工藝及機(jī)理研究[J].熱加工工藝，2008（13）.

[4]王巖，宋天民，張國(guó)福，等.逆焊接處理對(duì)不同材料抗應(yīng)力腐蝕性能的影響[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（3）.

篇2

關(guān)鍵詞：P92鋼　焊接工藝　裂紋

為了提高機(jī)組的運(yùn)行效率，火電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)（蒸汽、壓力）和機(jī)組容量在不斷增加，從而對(duì)耐熱鋼提出了更為苛刻的要求。新型鐵素體耐熱鋼T/P92鋼的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，正是超臨界百萬(wàn)千瓦級(jí)別發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)之一。

P92鋼是在積累大量P91鋼長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，又在對(duì)P91鋼繼續(xù)研究下提出的新一代熱強(qiáng)鋼，其主要特點(diǎn)是添加了鎢元素，降低鉬等降低鋼高溫穩(wěn)定性的元素含量，使其高溫穩(wěn)定性得以大幅提高。由P92鋼CCT曲線可以看出，T/P92鋼在較寬冷卻速度范圍內(nèi)都會(huì)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，在焊接過(guò)程會(huì)出現(xiàn)冷裂紋及脆化現(xiàn)象。為降低裂紋傾向，改善焊縫組織及性能，必須采取合理的焊接及熱處理工藝，保證焊縫馬氏體得到充分回火，使P92鋼焊縫熱處理后為單一的回火馬氏體組織。為適應(yīng)我國(guó)火電建設(shè)需要，提高P92鋼焊接技術(shù)水平，因此，掌握其焊接工藝特點(diǎn)和熱處理方法勢(shì)在必行。

一、可焊性分析

1.焊縫韌性低

P92鋼焊接時(shí)熔敷金屬中的Nb、V等微合金化合元素仍會(huì)大部分固溶在金屬中，固溶強(qiáng)化降低了焊縫韌性，且W的存在更加劇了焊縫韌性的降低。另外，如果焊接線能量輸入過(guò)大，熔池高溫停留時(shí)間較長(zhǎng)，過(guò)熱金屬晶粒會(huì)嚴(yán)重長(zhǎng)大，直接影響焊縫抗沖擊承載能力。

2.焊接冷裂紋

雖然T/P92鋼的C、S、P等元素質(zhì)量含量低，且具有晶粒細(xì)、韌性高的特點(diǎn)，焊接冷裂紋傾向大為降低，但仍還有一定傾向，應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度，焊后及時(shí)熱處理。

二、P92鋼焊接工藝

1.焊接方法

P92小管焊口采用全氬弧焊GTAW；P92大管焊口采用氬弧焊打底/手工電弧焊蓋面。

2.焊接材料

焊絲選用ThermanitMTS616－ER90S-G，φ2.4；焊條ALCROMOCORD92，φ2.5、φ3.2。

3.焊接工藝參數(shù)

焊接參數(shù)垂直固定時(shí)偏上限選取，水平固定焊及小徑管偏下限選取。大徑管氬弧焊打底至少2層，φ2.5mm焊條焊2層，然后使用φ3.2mm焊條。

4.溫度控制

小口徑焊口選用便攜式遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀，大中徑厚壁采用電腦控溫。測(cè)溫方法：預(yù)熱溫度在坡口內(nèi)測(cè)量，層間溫度在起焊點(diǎn)前50mm處測(cè)量。

5.焊前預(yù)熱

5.1預(yù)熱方法

P92小管焊口采用火焰預(yù)熱，火焰距離焊口10mm以上，噴嘴移動(dòng)均勻，不得長(zhǎng)時(shí)間在同一位置停留，防止氧化或?qū)δ覆脑鎏迹訜釋挾让總?cè)不小于100mm；P92焊口采用電加熱預(yù)熱，每側(cè)加熱寬度為母材壁厚的3倍，且不小于100mm。在溫度記錄儀顯示到達(dá)預(yù)熱溫度后，應(yīng)保持該溫度30min后方可開(kāi)始焊接，以保證預(yù)熱溫度的勻透性，減小溫度梯度。

5.2預(yù)熱溫度和層間溫度

焊接過(guò)程中可以將溫度降至200℃左右，這樣有利于層間溫度的控制。

5.3升降溫速度

大中徑厚壁管道升降溫速度按6250/δ計(jì)算，滿(mǎn)足升溫速度80～150℃/h，降溫速度≤150℃/h。

5.4P92焊口應(yīng)盡量一次性連續(xù)焊完

如果特殊情況一次焊接未能完成，而夜間未安排施工，可將層間溫度控制在80～100℃，第二天熱處理人員提前再將溫度升到預(yù)熱溫度；或在當(dāng)天焊接結(jié)束后，將溫度降到80～100℃，恒溫2h后，再將溫度升到預(yù)熱溫度，盡量保證馬氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程。

6.背部充氬

對(duì)口前，在管內(nèi)距坡口中心兩側(cè)各200～300mm處用可溶紙封堵做成密封氣室，對(duì)口后，在坡口處間隙處用保溫棉進(jìn)行封堵，然后向管內(nèi)充氬排盡氣室內(nèi)空氣。焊接時(shí)撥開(kāi)一段焊接一段，最后打底焊接收口時(shí)，注意調(diào)節(jié)控制好氬氣流量大小，確保打底焊接質(zhì)量。開(kāi)始充氬氣流量可為10～20L/min，施焊過(guò)程中應(yīng)保持在8～10L/min。

7.直徑194mm以上的P92焊口采用兩人對(duì)稱(chēng)焊，打底時(shí)相互配合，一名焊工施焊，另一名焊工用手電筒觀察焊縫背面的透度情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

8.T/P92鋼對(duì)線性能量輸入十分敏感，需嚴(yán)格控制焊接溫度

電弧焊最大焊條選φ3.2mm，焊層厚不大于焊條直徑，焊道寬度不大于焊條直徑的4倍；要選擇合適的預(yù)熱溫度，若溫度過(guò)高，焊接時(shí)焊縫溫度會(huì)提升非常快，若過(guò)低，將會(huì)影響打底焊質(zhì)量，甚至于出現(xiàn)裂紋缺陷。

9.焊后熱處理

9.1采用遠(yuǎn)紅外電加熱高溫回火工藝，熱電偶采用電溶放電的方式固定（焊）在焊縫上對(duì)于φ＜273mm的管道，采用一只熱電偶點(diǎn)焊在焊縫中心測(cè)溫；對(duì)于間隙小于100mm的排管，則采用兩只熱電偶，分別點(diǎn)焊在兩端焊口的焊縫中心；對(duì)于φ＞219mm且壁厚大于20mm的管道，加熱器應(yīng)分區(qū)控制，并適當(dāng)增加溫度監(jiān)控點(diǎn)（不少于3點(diǎn)）。

9.2熱處理參數(shù)

恒溫溫度：（760±10）℃；恒溫時(shí)間以焊件內(nèi)外壁厚溫差不大于20℃為準(zhǔn)，大管時(shí)間為：（2～3）×1h/25mm；小管徑時(shí)間為10min/mm，且不小于1h。升溫速度80℃/h～150℃/h，降溫速度≤150℃/h。4.9.3對(duì)于管道系統(tǒng)長(zhǎng)的大徑焊口降低降溫速度熱處理時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加保溫寬度，延長(zhǎng)保溫時(shí)間，同時(shí)在升降溫速度過(guò)程中，盡量保證焊口在300℃以上高溫區(qū)時(shí)間較長(zhǎng)，即降低降溫速度。升溫時(shí)300℃以下按照計(jì)算速率，300℃以上采用80℃/h，降溫過(guò)程300℃以上采用100℃/h，300℃以下可以不控制。

三、焊接及熱處理工藝注意要點(diǎn)

第一，P92鋼焊接控溫精度要求高，所有的焊接、熱處理機(jī)具設(shè)備必須經(jīng)過(guò)計(jì)量合格。預(yù)熱及熱處理用熱電偶須經(jīng)過(guò)計(jì)量檢定，并有可靠方式對(duì)熱處理設(shè)備的溫度誤差進(jìn)行校核和補(bǔ)償。為保證根部質(zhì)量，采用氬弧焊打底并填充一層，即用氬弧焊焊兩層，防止出現(xiàn)根部裂紋。

第二，為避免層間溫度過(guò)高、焊層過(guò)厚，導(dǎo)致形成焊縫晶粒粗大，影響焊接接頭力學(xué)性能，焊條電弧焊填充及蓋面均采用φ3.2mm的焊條施焊。焊接操作中采用小擺動(dòng)、薄焊道、快焊速、多層多道焊工藝，手工電弧焊單層單道厚度不超過(guò)焊條直徑，擺動(dòng)寬度不大于焊條直徑的3倍，最大線能量不超過(guò)20KJ/cm，各項(xiàng)規(guī)范參數(shù)應(yīng)在工藝卡允許范圍內(nèi)。

第三，嚴(yán)格監(jiān)控焊接過(guò)程中的層間溫度，層間溫度控制在200～250℃，除合理布置熱電偶位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)外，焊接過(guò)程中用手提式測(cè)溫儀再次進(jìn)行溫度監(jiān)控，確保層間溫度不超過(guò)250℃。焊接接頭不能及時(shí)進(jìn)行熱處理時(shí)，應(yīng)在馬氏體轉(zhuǎn)變完成后立即做300～350℃恒溫2h的后熱處理。

第四，焊后熱處理采用分區(qū)控溫法嚴(yán)格控制整個(gè)試件的溫度，盡可能使溫差在10℃以?xún)?nèi)，確保整個(gè)焊接接頭最終成為細(xì)小的回火馬氏體組織。

第五，熱處理完成后要做硬度檢測(cè)。為保證焊縫沖擊功達(dá)到41J以上，熱處理焊縫HB硬度宜控制在180～250HB范圍內(nèi)。

四、結(jié)論

馬氏體高合金耐熱鋼P(yáng)92以其良好的高溫抗拉強(qiáng)度和蠕變性能，已廣泛應(yīng)用于超超臨界機(jī)組的高溫、高壓管道上。在實(shí)際施工過(guò)程中，根據(jù)以上制定的焊接和熱處理工藝操作，可有效保證接頭的焊接質(zhì)量，能夠滿(mǎn)足焊接接頭的使用要求。

參考文獻(xiàn)

篇3

關(guān)鍵詞 壓力管道；焊接技術(shù)；消應(yīng)熱處理

中圖分類(lèi)號(hào) TG4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）160-0173-01

現(xiàn)今，管道運(yùn)輸行業(yè)在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)中呈現(xiàn)出了日新月異的發(fā)展態(tài)勢(shì)，并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，因此，實(shí)際操作過(guò)程中要認(rèn)真落實(shí)管道運(yùn)輸?shù)氖┕づc維護(hù)工作。這就要求工作人員仔細(xì)研究壓力管道中的焊接技術(shù)，確保焊接技術(shù)的較高質(zhì)量，同時(shí)還要把消應(yīng)熱處理工作能夠按照規(guī)定做好。

1 當(dāng)前壓力管道的焊接技術(shù)分析

1.1 焊接之前必須要充分做好準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作的好壞將直接關(guān)系到過(guò)程的成功與否，焊接準(zhǔn)備工作在焊接之前一定要安排到位，例如，根據(jù)壓力管道的具體情況制定出相關(guān)的焊接作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，評(píng)定焊接工藝的預(yù)計(jì)效果，相關(guān)技術(shù)人員的基本信息要認(rèn)真填寫(xiě)在焊接工藝卡片上。具體步驟是，根據(jù)工程的實(shí)際，依據(jù)焊接作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，制定具體的焊接方案及相應(yīng)的技術(shù)措施。如果鋼種、焊接材料與工藝方法是焊接單位首次進(jìn)行使用，則要求完成對(duì)焊接工藝的評(píng)定工作。在焊接工作開(kāi)展前，要確保焊接施工單位的焊接接頭的高質(zhì)量，認(rèn)真驗(yàn)證工藝指導(dǎo)書(shū)，并結(jié)合鋼材焊接的具體性能試驗(yàn)完成對(duì)焊接工藝的評(píng)定工作，這要求評(píng)定結(jié)果合格，假如評(píng)定結(jié)果顯示不合格，則需要對(duì)焊接工藝重新制定后，進(jìn)行重新評(píng)定，直至合格為止，這就需要工作人員在認(rèn)真分析其原因的基礎(chǔ)上，對(duì)一些相關(guān)參數(shù)進(jìn)行重新修正。

1.2 焊接施工過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)

1）坡口加工與組對(duì)。壓力管道在焊接的過(guò)程中必須要結(jié)合實(shí)際情況，當(dāng)相關(guān)要求和條件達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)坡口的加工，可以依據(jù)工藝卡對(duì)其幾何形狀和尺寸的明確規(guī)定，采用氧乙炔以及等離子弧等方法來(lái)進(jìn)行。使用磨光機(jī)對(duì)坡口進(jìn)行打磨時(shí)，要求管子軸線與端面相互垂直，這樣打磨后才會(huì)呈現(xiàn)出金屬光澤的最佳效果。要在管子上面進(jìn)行開(kāi)孔，需焊接管嘴，分2種情況實(shí)施切割鉆孔工作：一是用火焰對(duì)碳鋼管道進(jìn)行開(kāi)孔；二是用機(jī)械或者是等離子對(duì)不銹鋼管道進(jìn)行開(kāi)孔。管道開(kāi)孔需在預(yù)制的時(shí)候結(jié)束工作，在對(duì)管道實(shí)施切割以后，還要使用機(jī)械方法將污染層去除才算完成工作。當(dāng)開(kāi)孔工作需在已安裝完成的管道上面進(jìn)行時(shí)，一定要防止在施工過(guò)程中鐵屑與氧化物因?yàn)轭A(yù)防工作做得不到位而盡到管道內(nèi)部坡口的斜面和鈍邊斷面上，因此在施工的過(guò)程中必須要小心，一定要根據(jù)規(guī)定或者是技術(shù)指標(biāo)，制定一系列相應(yīng)的措施來(lái)確保此項(xiàng)工作的順利完成。與此同時(shí)，需要對(duì)坡口進(jìn)行加工和清理工作，完工質(zhì)量得到驗(yàn)收后，才可進(jìn)行接頭的組對(duì)工作。組對(duì)工作中比較重要的工作是定位焊，此項(xiàng)工作是保證焊接質(zhì)量的重要前提。但是，在工作中會(huì)出現(xiàn)一些不良的現(xiàn)象，例如，內(nèi)凹、焊瘤和未焊透，究其原因是因?yàn)槠驴诘男问揭约敖M對(duì)間隙和鈍邊大小不匹配造成的。因而，在實(shí)際的工作中，為了能夠最大程度的保持組對(duì)間隙的均勻，而且為了達(dá)成內(nèi)壁在定位的環(huán)節(jié)中可以保持的平齊的目標(biāo)，因此我們盡可能的要讓錯(cuò)變量的范圍小于等于管壁厚的十分之一。

2）打底工作要做扎實(shí)。使用氫弧焊進(jìn)行打底工作時(shí)，要達(dá)到接頭斜日的合理與科學(xué)的目的，需使用角磨機(jī)在電焊的起點(diǎn)和收尾的位置按照自上而下的步驟完成焊接任務(wù)。要確保整個(gè)底層焊縫的均勻性，一定不要焊穿。使用氫弧焊進(jìn)行打底過(guò)程中，先要在試板上進(jìn)行試焊，保證氫氣的質(zhì)量，在施焊過(guò)程中，要想提高整體的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)，最好的辦法就是用板把操作坑位置的管溝圍擋好，這樣就能夠在有風(fēng)的天氣里不讓風(fēng)刮進(jìn)去。有的時(shí)候要想防止焊縫底部因?yàn)橹亓Φ囊蛩貙?dǎo)致焊肉下塌以及頂板內(nèi)陷等問(wèn)題，需要使用角磨機(jī)在接頭的位置進(jìn)行仔細(xì)打磨。為避免出現(xiàn)裂紋的問(wèn)題，需要認(rèn)真檢查打底的焊縫情況，并焊接好次層的焊縫。

3）把中層施焊工作做到位。當(dāng)?shù)撞看虻坠ぷ鹘Y(jié)束后，必須要認(rèn)真檢查其外觀是否整潔，要確保熔渣以及飛濺物等都徹底清理干凈。一旦發(fā)現(xiàn)隱患，必須進(jìn)行重新焊接工作，但這次必須要對(duì)焊縫和母材之間進(jìn)行交接的位置進(jìn)行磨透和徹底的清除工作。與此同時(shí)，對(duì)焊縫接頭和底層焊縫接頭之間錯(cuò)開(kāi)的距離，根據(jù)有關(guān)規(guī)定必須要對(duì)其進(jìn)行限制，即大于等于10mm。當(dāng)中層中，在施焊過(guò)程中，當(dāng)遇到9mm厚的管壁時(shí)，焊縫應(yīng)保持到3層，為了達(dá)到理想的要求處于中層位置上的焊縫厚度一定要是焊條直徑的4/5到3/2倍，引弧技術(shù)不能應(yīng)用在焊接層的表面。當(dāng)中層焊接工作完成后，要認(rèn)真檢查雜物的清理情況，如果發(fā)現(xiàn)隱患，就必須要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)做出應(yīng)對(duì)措施，第二次焊接的時(shí)候必須要更加仔細(xì)認(rèn)真，并高效率地完成重新焊接任務(wù)。

4）需要將蓋面工作認(rèn)真落實(shí)好。在這一層實(shí)施焊接工作中，要依據(jù)焊縫已焊好的厚度，一定要能夠讓所有的焊條在起弧與收弧的位置上，可以最大程度的和中層焊縫接頭的位置錯(cuò)開(kāi)，這樣就能夠盡可能的保持蓋面層中焊縫有一個(gè)完整的表面，進(jìn)而達(dá)到和管道圓滑過(guò)渡的目的。同時(shí)，還要求避免焊縫表面出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾渣等不良的現(xiàn)象。為避免銹蝕現(xiàn)象的發(fā)生，要確保焊接工作完成后，使用鋼絲刷對(duì)表面的熔渣進(jìn)行徹底的清理，并完成覆蓋工作。

1.3 認(rèn)真檢查焊接完畢之后的現(xiàn)狀

在進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和耐壓試驗(yàn)之前，在焊接工作完成之后需要對(duì)焊縫表面的質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)真的檢驗(yàn)。為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)焊縫表面質(zhì)量的外觀檢驗(yàn)需要把標(biāo)準(zhǔn)樣板量規(guī)以及硬度計(jì)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并如實(shí)記錄檢驗(yàn)的結(jié)果。要做到焊縫外觀合格，就必須使焊縫表面不出現(xiàn)裂紋、氣孔、弧坑、夾渣、熔渣和飛濺物等一系列的問(wèn)題。施工單位要在無(wú)損檢測(cè)工作完成之后，在單線圖上畫(huà)好標(biāo)注。檢測(cè)報(bào)告和RT底片必須由相關(guān)檢驗(yàn)人員進(jìn)行及時(shí)檢查，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就要嚴(yán)格按照相關(guān)返修工藝的程序進(jìn)行返修。

2 壓力管道的消應(yīng)熱處理工藝

要達(dá)到消除內(nèi)應(yīng)力，保證金屬內(nèi)部的適當(dāng)溫度時(shí)，就要在對(duì)壓力管道工件進(jìn)行加熱過(guò)程中要緩慢進(jìn)行，當(dāng)溫度較低時(shí)，需要進(jìn)行一段時(shí)間的保溫，保溫時(shí)間需依據(jù)壓力管道焊縫的詳細(xì)情況和具體厚度來(lái)進(jìn)行，每一毫米的厚度要保溫2.5min，單最低時(shí)間不能小于30min。這種方法只能去除一部分內(nèi)應(yīng)力。要防止其產(chǎn)生不良的影響，通常情況下，有以下處理的方法。

第一，對(duì)壓力管道焊件整體進(jìn)行高溫回火。也就是將焊接整體放進(jìn)加熱爐進(jìn)行加熱，使其達(dá)到一定的溫度。之后進(jìn)行保溫，是只在空氣中慢慢冷卻，這樣可以消除大部分的內(nèi)應(yīng)力；第二，對(duì)焊件局部進(jìn)行高溫回。對(duì)應(yīng)力比較大局部進(jìn)行加熱，之后慢慢冷卻，可以消除大部分的應(yīng)力；第三，對(duì)焊件進(jìn)行低溫處理。對(duì)焊件，進(jìn)行不均勻加熱，產(chǎn)生溫度差，使得焊縫產(chǎn)生拉力變形，這樣可以消除大部分的內(nèi)應(yīng)力；第四，對(duì)壓力管道焊件整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載。可以將焊接好的壓力管道鋼結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行加載，使內(nèi)部應(yīng)力與屈服強(qiáng)度相接近，之后進(jìn)行卸載，這樣可以消除大部分的內(nèi)應(yīng)力。

3 結(jié)論

總之，焊接在壓力管道施工過(guò)程中地位尤為突出，焊接水平的高低直接影響著工程工期的進(jìn)度以及工程的安全性，要確保壓力管道能夠安全正常的進(jìn)行必須要重視焊接技術(shù)與消應(yīng)熱處理工藝。因此，在施工過(guò)程中，必須要采取相應(yīng)措施保證焊接的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]劉歡.壓力管道的焊接技術(shù)及消應(yīng)熱處理工藝[J].河南科技，2014（16）：28-29.

[2]孫建仁.水電站壓力管道的焊接技術(shù)及消應(yīng)熱處理工藝[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2014，14（4）：159-160.

[3]邢萬(wàn)里.壓力管道工程焊接技術(shù)與質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（20）.

篇4

金屬材料與熱處理一體化教材開(kāi)發(fā)研究

文/王芝玲

摘?要：本文介紹了筆者學(xué)院焊接加工專(zhuān)業(yè)金屬材料與熱處理一體化教材開(kāi)發(fā)的情況及具體做法與經(jīng)驗(yàn)。學(xué)院教材改革課題組結(jié)合當(dāng)前技工院校的課程建設(shè)與教學(xué)改革要求，開(kāi)展課程教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查，深入研究金屬材料與熱處理的課程體系、教學(xué)目標(biāo)及框架結(jié)構(gòu)，在焊接加工專(zhuān)業(yè)一體化教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，研究適應(yīng)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的一體化教材內(nèi)容、編寫(xiě)體例，編寫(xiě)適用于焊接加工專(zhuān)業(yè)教學(xué)的一體化教材。

關(guān)鍵詞 ：金屬材料與熱處理課程?焊接加工專(zhuān)業(yè)?教材開(kāi)發(fā)?課程研究

教材是課堂教學(xué)知識(shí)載體，更是課堂組織教學(xué)、傳播知識(shí)的工具。教材建設(shè)直接影響教育水平和教學(xué)效果的好壞。但是目前焊接加工專(zhuān)業(yè)仍然使用的理論及實(shí)訓(xùn)教材課程分離的教材，一體化教材建設(shè)缺規(guī)劃少論證，個(gè)別一體化教材編寫(xiě)倉(cāng)促，沒(méi)有經(jīng)過(guò)試教使用。一體化教材的內(nèi)容或過(guò)分注重實(shí)際應(yīng)用、或過(guò)分重視理論分析，忽視學(xué)生的成長(zhǎng)與發(fā)展，引用的實(shí)例落后，與工廠中的實(shí)際情況脫節(jié)，在教學(xué)中問(wèn)題明顯，學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)在工作中用不上，企業(yè)反應(yīng)強(qiáng)烈。2009年，隨著《關(guān)于開(kāi)展技工院校一體化課程教學(xué)改革試點(diǎn)工作的通知》（人社廳發(fā)［2009］86號(hào)）文件的，我國(guó)技工教育一體化課程教學(xué)改革進(jìn)入高速發(fā)展期。然而，高速發(fā)展的技工教育在專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)一體化課程研究與教材建設(shè)方面卻不盡如人意。因此，筆者學(xué)院課題組于2012年開(kāi)始，結(jié)合國(guó)家中等職業(yè)示范校建設(shè)，進(jìn)行金屬材料與熱處理一體化教材的開(kāi)發(fā)研究。

一、金屬材料與熱處理教材的設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)

金屬材料與熱處理是機(jī)械專(zhuān)業(yè)一門(mén)必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)又是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)課程的基礎(chǔ)，更是學(xué)生將來(lái)在生產(chǎn)中分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的必備課程。筆者學(xué)院課題組依據(jù)教材及教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，以技工教研室編寫(xiě)的第四版《金屬材料與熱處理》為基礎(chǔ)，結(jié)合一體化教材編寫(xiě)體例重新設(shè)計(jì)、組織教材的框架結(jié)構(gòu)。新編的《金屬材料與熱處理》知識(shí)框架分為上下兩篇，共十個(gè)模塊。

1.上篇——金屬學(xué)基礎(chǔ)

模塊一為金屬的性能，主要介紹金屬的物理、化學(xué)、力學(xué)和工藝性能。教材新增了課題金屬鍵，通過(guò)金屬鍵的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解金屬材料的種類(lèi)及特性，熟悉常見(jiàn)的金屬、合金及金屬特性，與初中化學(xué)知識(shí)構(gòu)成銜接。附錄中加入元素周期表，使學(xué)生養(yǎng)成良好的查表習(xí)慣。

模塊二為金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶。本模塊主要內(nèi)容是金屬的晶體結(jié)構(gòu)、純金屬的結(jié)晶及金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。在課題一金屬的晶體結(jié)構(gòu)中，以金相學(xué)及其顯微組織建立一體化編寫(xiě)體例，使學(xué)生了解金相組織的研究歷史，更為教材后面研究大量的顯微組織作充分的知識(shí)準(zhǔn)備。

模塊三是鐵碳合金。這一模塊的主要內(nèi)容是合金的組織、鐵碳合金基本組織和鐵碳合金相圖，均采用一體化教材編寫(xiě)模式。在調(diào)研中了解到二元合金相圖繪制方法難度較大，對(duì)幫助學(xué)習(xí)鐵碳合金相圖作用并不明顯，故在新編教材中刪除了此部分內(nèi)容；考慮到鐵碳合金相圖中的典型合金結(jié)晶過(guò)程僅講授理論知識(shí)內(nèi)容枯燥乏味，難教難學(xué)，本部分知識(shí)的編寫(xiě)是以典型的鐵碳合金結(jié)晶的實(shí)際過(guò)程及金相試驗(yàn)為線索，使抽象的理論知識(shí)在實(shí)踐中變得簡(jiǎn)單化。

模塊四是鋼的熱處理知識(shí)。鋼的實(shí)際加熱的臨界溫度Ac1、Ac3、Accm若無(wú)試驗(yàn)過(guò)程支撐是非常抽象的。學(xué)生通過(guò)復(fù)習(xí)Fe—Fe3C相圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，加深了對(duì)鋼的實(shí)際加熱的臨界溫度Ac1、Ac3、Accm及實(shí)際冷卻臨界溫度Ar1、Ar3和Arcm的學(xué)習(xí)，使枯燥的知識(shí)在試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，有利于提高學(xué)習(xí)效果。

在重構(gòu)金屬學(xué)基礎(chǔ)這部分內(nèi)容時(shí)，考慮到金屬的塑性變形和再結(jié)晶知識(shí)對(duì)焊接加工及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐意義重大，同時(shí)考慮到本知識(shí)較獨(dú)立，所以把本知識(shí)作為模塊五，重新以力學(xué)性能試驗(yàn)為線索進(jìn)行一體化體例編寫(xiě)，使抽象的理論性直觀化，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)特別困難，為學(xué)習(xí)焊接加工專(zhuān)業(yè)的焊接應(yīng)力與變形知識(shí)奠定基礎(chǔ)。

2.下篇——常用的金屬材料與非金屬材料

模塊六為碳鋼，主要內(nèi)容為常用的碳鋼——普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和鑄造碳鋼。鑒于生鐵的煉鐵及煉鋼知識(shí)與碳鋼緊密相連，所以新編教材對(duì)于煉鋼與煉鐵沒(méi)有獨(dú)立成章，而是把相關(guān)知識(shí)整合到模塊六的碳鋼中，編寫(xiě)為課題一鋼鐵類(lèi)材料的生產(chǎn)過(guò)程。

鋼鐵的優(yōu)良性能主要通過(guò)熱處理升華，同時(shí)熱處理知識(shí)在機(jī)械制造過(guò)程中占有舉足輕重的地位，所以新編教材還是將鋼的熱處理知識(shí)單獨(dú)編寫(xiě)成模塊六。本模塊的重點(diǎn)知識(shí)是鋼的退火、鋼的正火、鋼的淬火、鋼的回火和表面熱處理共五個(gè)課題。

模塊七是合金鋼，主要內(nèi)容為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼。以往的教材本部分內(nèi)容一般首先是 “合金元素在鋼中的作用”，在新教材編寫(xiě)中，通過(guò)整合本知識(shí)改為課題一合金鋼的優(yōu)良性能，使新編教材內(nèi)容更加具有針對(duì)性，緊扣本模塊的主旨，突出了合金鋼的優(yōu)勢(shì)地位。

模塊八為鑄鐵，主要內(nèi)容是灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵及蠕墨鑄鐵。新教材除讓學(xué)生從顯微組織（即石墨的顯微組織形態(tài)）區(qū)分各類(lèi)鑄鐵外，更加注重在生產(chǎn)中如何認(rèn)識(shí)、判別。

模塊九為有色金屬，主要內(nèi)容涉及鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金、軸承合金和硬質(zhì)合金。編寫(xiě)時(shí)，均采用了國(guó)家最新的金屬材料標(biāo)準(zhǔn)，注重各類(lèi)金屬在熱加工過(guò)程中的組織與性能變化，為焊接加工專(zhuān)業(yè)課程中各類(lèi)材料焊接性的學(xué)習(xí)埋下伏筆。

模塊十是非金屬材料，主要內(nèi)容為陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料三個(gè)課題。教材編寫(xiě)時(shí)注重突出兩個(gè)方面，一方面強(qiáng)調(diào)三類(lèi)非金屬材料共有特性；二是結(jié)合非金屬材料在日常生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用特點(diǎn)，力求舉例的生活化，力求學(xué)生看得見(jiàn)、摸得著、聽(tīng)得懂、感興趣。

二、金屬材料與熱處理新編教材的特色

學(xué)院教材改革課題組根據(jù)金屬材料與熱處理課程及教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，深入探討現(xiàn)用和以往教材的不足及成功點(diǎn)，發(fā)掘以往教材中積淀的優(yōu)秀傳統(tǒng)以及豐富的經(jīng)驗(yàn)，重視教材內(nèi)容與學(xué)生試驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，關(guān)注學(xué)生發(fā)展以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以“寬、淺、用、新、校企合作、一體化”為原則，用最新的課程標(biāo)準(zhǔn)以及金屬材料標(biāo)準(zhǔn)，集全院課題組之力，編寫(xiě)出具有校企合作特色的一體化新教材。

1.采用一體化教材編寫(xiě)方法，豐富教材編寫(xiě)模式

新教材編寫(xiě)打破過(guò)去金屬材料與熱處理教材傳統(tǒng)的理論及試驗(yàn)分離的編寫(xiě)模式，采用主干知識(shí)加“交流與討論”“觀察與思考”“拓展視野”“新聞鏈接”“材料史話”“你知道嗎”“實(shí)踐與探索”等多欄目的課程形式，給學(xué)生提供一個(gè)開(kāi)放性的、面向?qū)嶋H的、主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓課堂教學(xué)“動(dòng)”起來(lái)，讓學(xué)生 “動(dòng)”起來(lái)。改變過(guò)去由教師滿(mǎn)堂講、學(xué)生參與少、難互動(dòng)的狀況，啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑、探究，在實(shí)踐與試驗(yàn)中探究學(xué)習(xí)，改革教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式；加強(qiáng)學(xué)生對(duì)一體化教材的契合度，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)的學(xué)習(xí)方法；培養(yǎng)學(xué)生試驗(yàn)?zāi)芰Α⒉僮髂芰Α⑸鐣?huì)實(shí)踐能力，力求學(xué)會(huì)收集、處理和使用各類(lèi)信息；培養(yǎng)學(xué)生自主探究、獨(dú)立思考和求實(shí)創(chuàng)新的科學(xué)意識(shí)。

2.校企合作編寫(xiě)，形象直觀，案例精彩

結(jié)合技工院校學(xué)生年齡小，感性知識(shí)知積累少，理論基礎(chǔ)薄弱，實(shí)際生產(chǎn)知識(shí)匱乏的特點(diǎn)，新教材結(jié)合材料學(xué)實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，將金屬材料材料的應(yīng)用從抽象的文字描述轉(zhuǎn)化成直觀的教學(xué)情景，同時(shí)配上大量的典型應(yīng)用圖片，增加教學(xué)的直觀性，使學(xué)生更容易接受。

結(jié)合教材的主干知識(shí)，新編一體化教材編寫(xiě)中采用大量生動(dòng)的史料及新聞和專(zhuān)業(yè)動(dòng)態(tài)。材料史話例如司母戊大方鼎、透光青銅鏡、中國(guó)發(fā)明的冶鐵煉銅技術(shù)、我國(guó)古代的熱處理技術(shù)等；新材料知識(shí)比如超導(dǎo)材料、記憶合金、超塑性材料、耐高溫塑料、透明陶瓷、可彎曲玻璃、碳纖維復(fù)合材料等；熱點(diǎn)新聞如國(guó)家航空母艦、瑞士軍刀、大眾汽車(chē)等。諸如此類(lèi)的精彩史料和新聞知識(shí)，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生注意力，豐富學(xué)生知識(shí)面，使學(xué)生了解材料學(xué)科的過(guò)去、現(xiàn)狀及未來(lái)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和進(jìn)取精神。

3.圖表簡(jiǎn)介形象生動(dòng)

一體化新教材改變了過(guò)去金屬材料與熱處理教材表格少、圖例不生動(dòng)的狀況，新編教材圖文并茂，使學(xué)生從有針對(duì)性的圖案和簡(jiǎn)潔的圖表中獲得知識(shí)，同時(shí)得到美的享受，增加抽象理論的可讀性，使學(xué)習(xí)過(guò)程變得輕松而快樂(lè)。

4.課后習(xí)題豐富多樣

以往金屬材料與熱處理教材習(xí)題多為單一的問(wèn)答題，并且題量較少，不能滿(mǎn)足教師教學(xué)和學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固知識(shí)的狀況，我們采用了填空題、選擇題、判斷題、問(wèn)答題、實(shí)踐操作思考題等多種形式的課后作業(yè)，更加有利于檢查和評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)質(zhì)量和水平。

5.從生產(chǎn)實(shí)踐與生活中認(rèn)識(shí)材料

新編一體化教材增加了生活、實(shí)訓(xùn)及生產(chǎn)相關(guān)內(nèi)容，使教材內(nèi)容更富有生活氣、更為具體，使學(xué)生看得見(jiàn)、摸得著，如從生活中用的“白鐵皮”、學(xué)生用的鋼制課桌椅、鍍鋅自來(lái)水管、生產(chǎn)中用的鍍銅鋼絲認(rèn)識(shí)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，從鐵鍋、鐵質(zhì)排污管、臺(tái)虎鉗和機(jī)床床身知道鑄鐵，以食品、藥品、煙草包裝和炊具掌握鋁及鋁合金，觀察銅及銅合金顏色判別純銅、青銅和黃銅，從而培養(yǎng)學(xué)生從生產(chǎn)實(shí)踐與生活中認(rèn)識(shí)材料。

三、小結(jié)

教材的開(kāi)發(fā)研究前提是一體化教學(xué)改革的要求及教材建設(shè)的不盡如人意，當(dāng)前技工院校學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備不足，教學(xué)效果不理想，因此，編寫(xiě)一體化體例的校企合作金屬材料與熱處理材應(yīng)秉承理念先進(jìn)，編寫(xiě)體例創(chuàng)新，編寫(xiě)質(zhì)量過(guò)硬的主旨。我們的新編一體化教材雖然在編寫(xiě)體例、編寫(xiě)內(nèi)容及使用的圖表、案例及標(biāo)準(zhǔn)上有一定的創(chuàng)新，但僅靠一本一體化教材來(lái)解決目前焊接加工專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)過(guò)程的所有問(wèn)題是有困難的，希望各位從事技工教育教學(xué)研究的同仁共同努力，編寫(xiě)出更多、更加實(shí)用、適用、可讀的一體化好教材。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳志毅.金屬材料與熱處理(第五版)[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2007.

[2]李獻(xiàn)坤,蘭青.金屬材料與熱處理[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2007.

[3]崔忠圻.金屬學(xué)及熱處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1998.

[4]徐恒鈞等.材料科學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社,2001.

篇5

關(guān)鍵詞：熱處理工藝；異形件；加熱器布置

隨著火力發(fā)電機(jī)組建設(shè)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了不規(guī)則形狀管件的焊接及熱處理，焊接及熱處理的空間狹小，難度增加，特別對(duì)熱處理工藝提出了更高的要求，形狀不規(guī)則，熱處理難度越大，而熱處理對(duì)焊接接頭的質(zhì)量具有很大的影響，為確保焊接及熱處理質(zhì)量，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)異形件的熱處理探索，制訂了切實(shí)可行的熱處理工藝。

1 熱處理知識(shí)及要求

1.1 熱處理概念

①焊接熱處理 welding heat treatment

在焊接之前、焊接過(guò)程中、或焊接之后，將焊件全部或局部加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s下來(lái)，以改善工件的焊接性能和力學(xué)性能，是改善焊接接頭的金相組織的一種工藝方法。焊接熱處理包括預(yù)熱、后熱和焊后熱處理。

②焊后熱處理 PWHT post-welding heat treatment

焊接熱處理工藝是指焊接工作完成后，將焊件加熱到一定溫度，保溫一定的時(shí)間，使焊件緩慢冷卻下來(lái)，以改善焊接接頭的金相組織和性能或消除應(yīng)力的一種焊接熱處理工藝。焊后熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，相互銜接，不可間斷。

焊后熱處理的目的是降低接頭的應(yīng)力，改善焊縫金屬的組織和性能，預(yù)防延遲裂紋的產(chǎn)生。進(jìn)行焊后熱處理時(shí)殘余應(yīng)力在加熱過(guò)程中，首先隨著材料屈服點(diǎn)降低而降低，當(dāng)達(dá)到熱處理溫度后就削弱到該溫度的材料屈服點(diǎn)以下，在保溫過(guò)程中，發(fā)生蠕變現(xiàn)象殘余應(yīng)力得以充分降低。焊后熱處理還可使淬硬區(qū)軟化，改善組織、減少氫含量，提高某些鋼的缺口韌性，改善機(jī)械性能、蠕變性能等。

電力行業(yè)規(guī)范、規(guī)程規(guī)定在施工現(xiàn)場(chǎng)條件下進(jìn)行的焊后熱處理主要是局部加熱的焊后高溫回火熱處理和消除應(yīng)力熱處理，主要目的是為了消除焊接殘余應(yīng)力，改善焊縫組織性能，防止冷裂紋的產(chǎn)生。

1.2 熱處理設(shè)備要求

①加熱設(shè)備

a.設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足工藝要求，參數(shù)調(diào)節(jié)靈活、方便，通用性好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，并滿(mǎn)足安全要求。

b.設(shè)備的控溫精確度應(yīng)在±5℃以?xún)?nèi)。計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)的顯示溫度應(yīng)以自動(dòng)記錄儀的溫度為準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。計(jì)算機(jī)打印的焊接熱處理及錄取線與標(biāo)準(zhǔn)記錄紙對(duì)照，以背景表格的讀數(shù)誤差不大于0.5%。

②計(jì)量器具要求

a.焊接熱處理所使用的計(jì)量器具必須經(jīng)過(guò)校驗(yàn)，并在有效期內(nèi)使用。維修后的計(jì)量器具，必須重新校驗(yàn)。

b.焊接熱處理所使用的計(jì)量器具主要包括熱電偶、記錄儀、測(cè)溫筆、測(cè)溫槍等。

c.所有使用的計(jì)量器具必須建立計(jì)量臺(tái)賬，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量?jī)x器都必須貼有計(jì)量標(biāo)簽。

2 常見(jiàn)形式及要點(diǎn)

2.1 比較特殊的位置的焊口主要有三通、接管座、法蘭、接缸、接罐等的大徑管道。

2.2 特殊位置的焊口的熱處理根據(jù)實(shí)際情況現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量尺寸來(lái)選取加熱器。在形狀復(fù)雜，對(duì)壁厚較厚的一側(cè)輔助加熱，形狀不規(guī)則時(shí)可以采用繩狀加熱器。

2.3 熱電偶的布置要比一般焊口要多，除要在焊縫上要布置熱電偶外，還要放在估計(jì)升溫過(guò)程中溫度最高或最低位置布置熱電偶并進(jìn)行監(jiān)控，防止溫度過(guò)高造成硬度過(guò)低或溫度過(guò)低造成溫度梯度過(guò)大的情況，必要時(shí)用最高點(diǎn)控溫。

3 常見(jiàn)異形件熱處理工藝

3.1 三通：如圖1。

a.布置加熱器時(shí)要根據(jù)管徑大小及厚度選擇，盡量保證高溫點(diǎn)在焊縫位置。

b.測(cè)溫點(diǎn)不少于兩點(diǎn)，控溫點(diǎn)要在溫度最高點(diǎn)位置。

c.包扎保溫材料時(shí)上下厚度要一致。保溫時(shí)要均勻。

d.三通任何一端開(kāi)口，都要進(jìn)行封堵。

e.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況比如管道的規(guī)格、壁厚、外界環(huán)境等因素可以適當(dāng)減少加熱器的功率和片數(shù)。

3.1 大小頭、接缸、接罐位置：如圖3。

圖1 圖2 三通加熱器的布置實(shí)際圖

a.繩狀加熱器的布置：預(yù)熱口時(shí)兩側(cè)的匝數(shù)相同，且纏繞方向相反。在纏繞時(shí)應(yīng)先固定一側(cè)，用力纏緊，避免繩狀加熱器發(fā)生下滑。

b.處理管件時(shí)，法蘭側(cè)應(yīng)加大保溫寬度，如果是組合焊口應(yīng)當(dāng)進(jìn)行封堵。

c.設(shè)定熱處理曲線時(shí)，升降溫速度應(yīng)按較厚的一側(cè)來(lái)設(shè)定。

3.2 方形彎頭

a、管徑和璧厚不同時(shí)，根據(jù)管徑的大小及管壁的厚薄來(lái)確定加熱器的功率，兩側(cè)功率相同情況下，管徑小而薄的功率要小，反之則大。

b、方形三通在包扎保溫材料時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加保溫厚度和寬度。

c、現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，如果方形彎頭連接兩個(gè)焊口，進(jìn)行熱處理時(shí)最好同時(shí)進(jìn)行，效果會(huì)更好。

圖3 接缸、接罐的布置圖 圖4 方形彎頭加熱器的布置圖

圖5 多面形彎頭加熱器的布置實(shí)際圖

4 結(jié)束語(yǔ)

電站建設(shè)異形件的熱處理難度比較大，絕大部分異形件需要安裝輔助加熱器，加熱器布置需要提前進(jìn)行考慮設(shè)計(jì)，保證熱處理基本要求的同時(shí)還要達(dá)到溫度控制標(biāo)準(zhǔn)。只有認(rèn)真對(duì)待、優(yōu)化熱處理工藝方案，方能達(dá)到熱處理目的和要求。

參考文獻(xiàn)

[1]王可勇.金屬熱處理[M].中國(guó)水利水電出版社.

篇6

Abstract： After the automatic submerged-arc welding， the different heat treatment processes are used to process P92 steel pipe. Through the analysis and comparison of the test results， a set of heat treatment process which can effectively improve the performance of welded joints and can meet the requirements of P92 steel is selected.

關(guān)鍵詞：P92；熱處理；埋弧自動(dòng)焊

Key words： P92；heat treatment；automatic submerged-arc welding

中圖分類(lèi)號(hào)：TG15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）20-0111-03

0 引言

隨著火電建設(shè)向超臨界、超超臨界大機(jī)組發(fā)展，機(jī)組參數(shù)不斷提高，對(duì)鋼材的要求也越來(lái)越高。P91鋼以其出色的常溫性能和抗腐蝕持久強(qiáng)度、抗氧化性能，在超臨界和超超臨界機(jī)組中得到了廣泛的應(yīng)用。而P92鋼比P91鋼具有更高的高溫強(qiáng)度、蠕變性能，可以明顯減輕鍋爐和管道部件的重量等優(yōu)勢(shì)，1996年以來(lái)，在國(guó)外超臨界和超超臨界組中已得到廣泛應(yīng)用，2005年以來(lái)，在國(guó)內(nèi)超臨界和超超臨界機(jī)組中也得到應(yīng)用，P92鋼的手工焊接熱處理工藝已逐步趨向成熟。然而P92鋼埋弧自動(dòng)焊在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段，還沒(méi)有成熟的熱處理工藝可以借鑒，熱處理工藝制約著P92鋼埋弧自動(dòng)焊的發(fā)展。探索合理的P92鋼埋弧自動(dòng)焊熱處理工藝，已成為目前急需解決的問(wèn)題之一。

由于埋弧自動(dòng)焊采用大電流焊接（比手工焊大6～8倍），電弧熱量大，焊絲熔化快，熔深也大，焊接速度比手工焊快的多，生產(chǎn)率可比手工焊提高5～10倍，具有生產(chǎn)效率高、焊縫質(zhì)量好、節(jié)約鋼材和電能、改善了勞動(dòng)條件等許多優(yōu)點(diǎn)。但是由于埋弧自動(dòng)焊的焊接規(guī)范較大，對(duì)焊后熱處理的工藝要求很高，如果熱處理工藝參數(shù)選擇則不當(dāng)，容易導(dǎo)致組織改善不完全、殘余應(yīng)力沒(méi)有降低，影響焊接接頭的綜合性能，甚至可能產(chǎn)生裂紋，使管材報(bào)廢，因此選擇適當(dāng)?shù)腜92埋弧自動(dòng)焊熱處理工藝非常關(guān)鍵。

本項(xiàng)目結(jié)合以往的試驗(yàn)與研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)材質(zhì)為P92鋼管在埋弧自動(dòng)焊焊接后選擇不同的熱處理工藝進(jìn)行處理，通過(guò)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比較，篩選出一套可有效改善焊接接頭性能并能滿(mǎn)足要求的P92鋼熱處理工藝。

1 P92鋼的特性

P92鋼是經(jīng)過(guò)正火及回火處理，顯微組織為回火馬氏體組織（主要是Fe/Cr/Mo的碳化物及V/Nb的氮化物），是國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠近期應(yīng)用的一種新鋼種。與目前國(guó)內(nèi)常用的P91鋼材（改進(jìn)型9Cr-1Mo）相比，P92主要是用W代替了P91中的部分Mo，另外加入了少量的B。通過(guò)W的固溶強(qiáng)化及Nb、V等碳氮化物的彌散強(qiáng)化來(lái)提高鋼材的高的持久強(qiáng)度。在600℃下10萬(wàn)小時(shí)的持久強(qiáng)度P92要比P91高30%～35%。我們?cè)囼?yàn)的P92鋼材料，規(guī)格為Φ508×86mm，它的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分和機(jī)械性能列見(jiàn)表1、表2。

2 P92焊接

焊接試樣采用Ф508×86mm的無(wú)縫管。焊接方法采用GTAW/SMAW/SAW，接頭采用對(duì)接U型坡口，焊道設(shè)計(jì)為多層多道，焊接材料分別為：MTS616焊絲、焊條和Marathon543埋弧焊劑。

焊接時(shí)預(yù)熱采用電加熱方式，加熱溫度控制在150～250℃，層間溫度控制在 200～300℃。

3 P92鋼的熱處理

熱處理是采用高溫回火技術(shù)，通過(guò)遠(yuǎn)紅外方式加熱焊接接頭到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后控制冷卻，以改善焊接接頭的金相組織和力學(xué)性能，降低焊接殘余應(yīng)力的工藝。熱處理的主要參數(shù)是加熱溫度、保溫時(shí)間和升降溫速度，參數(shù)的選擇，降低P92鋼焊接接頭的殘余應(yīng)力，改善焊縫金屬的組織和性能，對(duì)焊縫金屬的最終質(zhì)量起決定性作用。

3.1馬氏體轉(zhuǎn)變

焊接結(jié)束后，立即進(jìn)行降溫進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變溫度為80～100℃，恒溫時(shí)間2小時(shí)，但必須使整個(gè)焊接接頭溫度都能達(dá)到100℃以下。同時(shí)為使內(nèi)外壁溫度能夠均勻，在焊接結(jié)束后及恒溫過(guò)程中可以將管道兩端密封板打開(kāi)，讓管子內(nèi)部的空氣自由流通。同時(shí)在管道壁溫較低的情況下可將預(yù)熱用的加熱器及保溫材料拆除，確保整個(gè)焊縫內(nèi)外均能降溫至80～100℃，完全進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變。

3.2 焊后熱處理

3.2.1 熱處理升降溫速度

參考《T/P92鋼焊接指導(dǎo)性工藝》，升溫速度80～150℃/h，降溫速度≯150℃/h（300℃以下時(shí)）在保溫層內(nèi)冷卻至室溫。

3.2.2 熱處理溫度的設(shè)定

參考相關(guān)文獻(xiàn)，焊后熱處理的恒溫溫度定為760±10℃，在實(shí)際熱處理過(guò)程中還應(yīng)考慮熱電偶及溫控柜的誤差。

3.2.3 熱處理恒溫時(shí)間的設(shè)定

由于試驗(yàn)用的P92管道壁厚較厚，熱處理均溫時(shí)間較長(zhǎng)，考慮到埋弧自動(dòng)焊與手工焊相比具有焊接電流大、電弧熱量高、焊絲熔化快的特點(diǎn)，同時(shí)還考慮到規(guī)范對(duì)焊縫熱處理后的硬度要求較高（≤250HB），也需要增加加熱時(shí)間來(lái)保證，我們將恒溫時(shí)間設(shè)定較普通手工焊接方法延長(zhǎng)1～2小時(shí)，最終設(shè)定為8～10小時(shí)。

3.2.4 熱處理工藝方案的制定

根據(jù)以上數(shù)據(jù)的分析和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，我們制定幾種工藝（見(jiàn)表3）進(jìn)行熱處理試驗(yàn)。

3.3 熱處理工藝的實(shí)施

3.3.1 熱電偶選擇

在溫度測(cè)量中，熱電偶是主要的測(cè)溫工具。我國(guó)標(biāo)裝化熱電偶有七種，我們采用鎧裝K型熱電偶。控溫?zé)犭娕紨?shù)量根據(jù)管道直徑和加熱器數(shù)量確定，熱電偶必須布置在相應(yīng)控溫區(qū)的預(yù)期溫度最高點(diǎn)，以防止超溫。熱電偶固定方式直接影響到測(cè)溫的準(zhǔn)確性，目前施工現(xiàn)場(chǎng)一般采用綁扎方式固定。在固定時(shí)特別注意，熱電偶熱端必須緊貼管壁，并將熱電偶的熱端用隔熱層將其與加熱器有效隔絕，防止加熱器布置或高溫時(shí)隔熱層破損，避免加熱器產(chǎn)生的熱量直接對(duì)熱電偶輻射。

3.3.2 補(bǔ)償導(dǎo)線的選擇與連接

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線連接熱電偶進(jìn)行控溫。施工現(xiàn)場(chǎng)通常使用KC型溫度補(bǔ)償導(dǎo)線（正極為銅，導(dǎo)線顏色為紅色，負(fù)極為康銅，導(dǎo)線顏色為藍(lán)色）與K型熱電偶相匹配。

補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶線連接時(shí)，必須保證極性正確。在連接溫度補(bǔ)償線時(shí)應(yīng)可靠，必須采用接線座連接，嚴(yán)禁采用兩根接線直接擰在一起，防止造成接線接觸不良影響測(cè)溫。

3.3.3 熱處理過(guò)程

加熱之前應(yīng)采取合理的措施，保證焊接接頭不受外力作用，并且要有防雨措施，以免熱處理控溫過(guò)程中焊接接頭被雨水冷卻，影響焊接接頭質(zhì)量。熱處理時(shí)管子兩端要封閉，避免穿膛風(fēng)，影響熱處理質(zhì)量。

熱處理的加熱寬度，從焊縫中心算起，每側(cè)不小于管子壁厚的3倍，在現(xiàn)場(chǎng)布置加熱器時(shí)寬度比要求的寬度每側(cè)多出60mm。保溫寬度每側(cè)不小于管子壁厚的5倍，以減少溫度梯度。

進(jìn)行熱處理時(shí)，測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱(chēng)分布在焊縫中心兩側(cè)，且應(yīng)盡可能靠近焊縫。我們?cè)跓崽幚頃r(shí)布置了3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，分別在焊縫中心上下對(duì)稱(chēng)位置和焊縫左右任一處。

為規(guī)范施工，嚴(yán)格執(zhí)行熱處理工藝，在施工過(guò)程中要做好工作記錄。工作記錄內(nèi)容包括：預(yù)熱溫度（氬弧焊層、電焊層）、熱電偶布置、加熱器布置、溫度設(shè)定等，使熱處理過(guò)程符合工藝要求。

4 檢驗(yàn)與試驗(yàn)

4.1 無(wú)損檢驗(yàn)

熱處理完畢24小時(shí)后，按照DL/T820-2002對(duì)焊接接頭進(jìn)行超聲波檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)裂紋等可記錄缺陷。

4.2 金相試驗(yàn)

熱處理完畢24小時(shí)后，對(duì)焊接接頭進(jìn)行金相檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)裂紋，金相組織均為回火索氏體。

4.3 力學(xué)性能

在每種熱處理后的試樣上進(jìn)行取樣。取樣位置如圖1所示。力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

5 數(shù)據(jù)分析

當(dāng)加熱溫度固定時(shí)，恒溫時(shí)間的長(zhǎng)短和升降溫速度直接影響焊接接頭的使用性能。由表5數(shù)據(jù)可知：八種不同熱處理工藝的性能指標(biāo)均滿(mǎn)足要求，其中抗拉強(qiáng)度最小、最大值分別為630、665MPa，相差35MPa，不到5.3%；延伸率最小、最大值分別為27%、31.5%，相差4.5%；焊縫硬度值均在208-226HB之間。可見(jiàn)抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度三項(xiàng)指標(biāo)相差不大，而沖擊值隨著加熱時(shí)間和升降溫速度的變化差別較大，最小、最大值分別為65J、81J最大相差16J。由此推斷八種工藝的主要差別在對(duì)沖擊功的影響上，而沖擊功是反映焊接熱處理質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。熱處理加熱溫度一定時(shí)，加熱時(shí)間越長(zhǎng)、升降溫速度越慢，沖擊功越大，沖擊韌性越好。

由表5可知，SY-2的沖擊功最大（81J），使用性能最好，但熱處理時(shí)間最長(zhǎng)（25.25h），生產(chǎn)效率低；SY-7的熱處理時(shí)間雖然最短（20.2h），而沖擊功最小（65J）。分析圖2，綜合考慮沖擊功和熱處理時(shí)間（生產(chǎn)效率）因素，發(fā)現(xiàn)試樣SY-3，沖擊功較高（74J）而熱處理時(shí)間較短（22.1h）。

因此，我們確定工藝三為最佳的焊后熱處理工藝。

6 結(jié)論

通過(guò)以上論證得出P92鋼埋弧自動(dòng)焊最佳的熱處理工藝：升溫速度80℃/h，在760±10℃時(shí)恒溫8小時(shí)，然后以100℃/h速度降溫。熱處理過(guò)程曲線，如圖3所示。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳伏海，歐陽(yáng)忠.埋弧自動(dòng)焊的應(yīng)用研究[J].岳陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002（03）.

篇7

工藝焊接性試驗(yàn)方法，并對(duì)三種不同焊接接頭作了外觀、內(nèi)部質(zhì)量簽定和常溫下機(jī)械性能試驗(yàn)，以確定較為合理的適應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)安裝的焊接工藝，對(duì)保證焊接質(zhì)量的幾個(gè)環(huán)節(jié)和工藝條件提出具體看法。

關(guān)鍵詞：SA213-T23鋼；熱處理工藝；力學(xué)性能；焊接接頭；焊接

中圖分類(lèi)號(hào)：TG4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

在超超臨界（USC）機(jī)組中，鍋爐水冷壁管壁溫度可升至513℃，瞬間最高溫度甚至可達(dá)540℃，如果仍采用傳統(tǒng)的鐵素體-貝氏體耐熱鋼，如A213-T12和A213-T22來(lái)制作，已不能滿(mǎn)足要求，并且，焊后極易產(chǎn)生扭曲變形，且這種扭曲變形是極難矯正的。因此需要采用合金含量更高，熱強(qiáng)性更好的鋼材， SA213-T23鋼便是其中之一。而T23鋼在550℃時(shí)具有很高的抗蠕變性能和焊態(tài)低硬度的特征，是很好的替代材料。目前，國(guó)內(nèi)引進(jìn)的600MW超臨界鍋爐的過(guò)熱器開(kāi)始采用T23鋼，因此，掌握T23鋼的焊接工藝特點(diǎn)和焊接方法勢(shì)在必行。

2 T23鋼的焊接性

焊接工藝試驗(yàn)著重于分析焊前預(yù)熱溫度、焊接材料、焊接方法及焊后熱處理工藝對(duì)T23鋼焊接接頭性能的影響。

2.1 焊接材料： 試驗(yàn)采用的焊接材料為德國(guó)蒂森公司生產(chǎn)的焊絲和焊條，其化學(xué)成分見(jiàn)表1

2.2 焊接工藝試驗(yàn)條件：管材為T(mén)23鋼，￠45mm*7.8mm,焊絲UNONICr2WV,焊條THYSSEN Cr2WV.焊接方法采用Ws或Ws/Ds,預(yù)熱溫度100℃或不預(yù)熱，焊后熱處理，不熱處理或（730～750）℃*1h電阻爐或火焰熱處理，氬氣流量8～10L/min.

2.2.1 第1次試驗(yàn)設(shè)計(jì)了3組方案：A組采用Ws/Ds工藝，焊后進(jìn)行熱處理：B組采用Ws全氬弧焊工藝，焊后進(jìn)行熱處理：C組采用Ws全氬弧焊工藝，但焊后不進(jìn)行熱處理。焊接位置為2G，5G，具體方案內(nèi)容見(jiàn)表2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可知，焊縫抗拉強(qiáng)度、抗彎性能及硬度均能滿(mǎn)足要求，但沖擊韌度很低（沖擊試樣尺寸為10mm*55mm*5mm）

總體表現(xiàn)為：全氬弧焊優(yōu)于氬電聯(lián)焊，焊后熱處理，橫焊優(yōu)于吊焊。分析原因主要是全氬弧焊工藝熱輸入小，組織晶粒細(xì)小，經(jīng)過(guò)熱處理后的焊縫晶粒進(jìn)一步行到細(xì)化：而橫焊的層道數(shù)多于吊焊，后一焊道對(duì)前一焊道起到了類(lèi)似回味火的作用。試樣焊縫硬度過(guò)高，整體沖擊韌度低。經(jīng)分析熱處理電阻爐溫控不準(zhǔn)，導(dǎo)致實(shí)際溫度大大低于設(shè)定溫度所致。

2.2.2 第二次試驗(yàn)：針對(duì)第1次試驗(yàn)的結(jié)果，此次試驗(yàn)采用全氬弧焊工藝，采用遠(yuǎn)紅外熱處理設(shè)備，并將道溫度控制在200-300℃。為了減輕根層焊道燒焦現(xiàn)象，取消焊前預(yù)熱。

由于焊縫抗拉彈度、抗彎性能和硬度均能滿(mǎn)足要求，焊后不再進(jìn)行上述試驗(yàn)，只進(jìn)行沖擊韌度的對(duì)比分析。由于橫焊的試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于吊焊，因此僅分析吊焊焊縫的沖擊韌度。焊接電流100-120A，焊后進(jìn)行（730-750）℃*1h回火處理，試件沖擊韌度分別為：275，59，222J/Cm2。

通過(guò)調(diào)整熱處理測(cè)溫點(diǎn)位置，解決了測(cè)溫不準(zhǔn)的問(wèn)題，同時(shí)降低道間溫度，吊焊位置的焊縫沖擊韌度有了明顯的改善。檢查3個(gè)沖擊試樣的斷面，出現(xiàn)低值的試樣斷面晶粒較其余兩個(gè)試樣的明顯粗大。為判斷上次吊焊試樣沖擊韌度低點(diǎn)是隨機(jī)出現(xiàn)還是有特定位置，以相同焊接工藝參數(shù)重新焊制試件，在管子的平焊位置、以相同焊接工藝參數(shù)重新焊制試件，在管子的平焊位置、向上爬坡位置、兩側(cè)水平焊位置和仰焊位置取5個(gè)沖擊試樣，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 第2次試驗(yàn)結(jié)果

由表4試驗(yàn)結(jié)果可知，平焊和向上爬坡焊位置的試樣沖擊韌度較低，從試件斷口看，試件上半部分的晶粒明顯粗大，其原因是焊接時(shí)熱量眾下向上傳遞，上半部分焊縫冷卻速度慢，導(dǎo)致晶粒較大。

由上述兩次試驗(yàn)結(jié)果可知，采用全氬弧工藝，焊前不預(yù)熱，道間溫度控制在200-230℃，焊后進(jìn)行熱處理，并保證熱處理時(shí)測(cè)溫準(zhǔn)確，即可獲得力學(xué)性能優(yōu)良的焊接接頭。

2.2.3第3次試驗(yàn)：施工現(xiàn)場(chǎng)熱處理?xiàng)l件不如試驗(yàn)室，采用遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備焊后對(duì)焊縫進(jìn)行熱處理，不僅設(shè)備要求高，而且會(huì)導(dǎo)致施工效率低和工程成本大幅增加。因此此次試驗(yàn)采用焊后立即用火焰加熱至730-750℃，同時(shí)用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫槍準(zhǔn)確地測(cè)溫，隨后保溫緩冷，其它工藝參數(shù)不變，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用火焰加熱處理的試件焊縫沖擊韌度較高，金相組織為回火貝氏體，而其平焊位置焊縫的沖擊韌度值仍較低，但在合格范圍內(nèi)。隨后采用日本焊絲TGS-2CW代替德國(guó)焊絲UNION Cr2WV，采用焊后立即進(jìn)行730=750℃火焰熱處理工藝，保溫緩冷，其它焊接工藝參數(shù)不變，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

2.2.4 仰焊位置

由以上試驗(yàn)結(jié)果可知，無(wú)論是采用德國(guó)焊材還是日本焊材，采用焊后火焰熱處理均獲得了合格的焊接接頭。TGS-2CW的沖擊韌度值較高，焊縫晶力較為細(xì)小，對(duì)兩種焊絲的化學(xué)成分分析可知，UNION Cr2WV 與母材T23更加接近，而TGS-2CW的Mo含量較高，W含量略低。而TGS-2CW較高的含Mo量，是否對(duì)焊接接頭高溫性能有影響，還需要進(jìn)行更深入的研究。

3 結(jié)論

（1）采用全氬弧焊焊接工藝，T23鋼無(wú)需焊接預(yù)熱即可獲得綜合性能良好的焊接接頭。（2）為獲得良好的沖擊韌性，對(duì)于T23鋼焊接接頭，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理，加熱溫度的選擇及層間溫度與熱處理溫度的準(zhǔn)確監(jiān)控，是T23鋼焊接中不可忽視的關(guān)鍵因素。

參考文獻(xiàn)

[1]楊富,章應(yīng)霖.新型耐熱鋼焊接.北京:中國(guó)電力出版社,2007.

[2]張信林,張佩良.焊接技術(shù)問(wèn)答（第三版）. 北京:中國(guó)電力出版社,2005.

篇8

關(guān)鍵詞：壓力容器；設(shè)計(jì)；熱處理

中圖分類(lèi)號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

如果對(duì)壓力容器在焊接之后，能夠及時(shí)有效的進(jìn)行熱處理，就會(huì)非常有利于焊接金屬氫的釋放，就會(huì)非常有效地防止在焊接接頭部位，由于氫不能很好地釋放，進(jìn)而發(fā)生冷裂紋現(xiàn)象。所以，在設(shè)計(jì)壓力容器的過(guò)程中，做好容器的熱處理問(wèn)題，是設(shè)計(jì)人員必須面對(duì)的一個(gè)重要的問(wèn)題，其有著非常深遠(yuǎn)的影響。人們應(yīng)該對(duì)壓力容器熱處理問(wèn)題的研究探討非常的重視，對(duì)這個(gè)問(wèn)題的必要性以及重要性要有非常充分地認(rèn)識(shí)。

一、壓力容器設(shè)計(jì)熱處理技術(shù)的概述

金屬的熱處理技術(shù)是將金屬工件放到一定的介質(zhì)中加熱到適當(dāng)?shù)販囟龋⒈３譁囟纫欢螘r(shí)間，按照不同的速度進(jìn)行冷卻的工藝。熱處理一般不改變工件的整體外形和化學(xué)性質(zhì)，只是改變金屬微觀的結(jié)構(gòu)，使得工件達(dá)到所需的力學(xué)性能和物理性質(zhì)。

（一）熱處理工序―加熱。加熱是熱處理工序的第一步，也是非常重要的一步。眾所周知，加熱的方式多種多樣，早期時(shí)候是木炭和煤，進(jìn)而是液體燃料、氣體燃料和非常環(huán)保的電加熱，現(xiàn)在還有一些采用熔融金屬進(jìn)行加熱，如液體的鈉和鉀，加熱效果更好。在加熱處理的過(guò)程中，加熱溫度是確保熱處理質(zhì)量的關(guān)鍵因素。加熱溫度的選擇隨著加熱材質(zhì)和目的的不同而不同，一般都是加熱到相比溫度以上，以便于獲得高溫組織。

（二）熱處理工序―保溫。當(dāng)金屬材料表面達(dá)到所需溫度的時(shí)候，需要保持該溫度一段時(shí)間，使得內(nèi)外的溫差縮小，保持溫度一致。在這段時(shí)間里，金屬材料的顯微組織徹底轉(zhuǎn)變，達(dá)到設(shè)計(jì)加工中所需要的材質(zhì)性能。另外，如果加熱的速度極快，金屬材料內(nèi)外溫差不大，那么就不需要保溫過(guò)程，可以直接進(jìn)入冷卻步驟。

（三）熱處理工序―冷卻。冷卻工序是熱處理過(guò)程中不可或缺的一步，因工藝的不同，材料冷卻速度也不一樣。一般來(lái)說(shuō)，退火的冷卻速度最慢，主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性；正火的冷卻速度次之，主要是提高低碳鋼的力學(xué)性能，改善切削加工性，細(xì)化晶粒，消除組織缺陷；淬火的冷卻速度最快，使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強(qiáng)度和耐磨性，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。通過(guò)不同速率的冷卻處理，得到物理性質(zhì)各不相同的工件，根據(jù)具體的情況，運(yùn)用到化工生產(chǎn)中去。

二、壓力容器設(shè)計(jì)中不同材質(zhì)類(lèi)型的熱處理問(wèn)題

（一）焊接之后的奧氏體不銹鋼制壓力容器的熱處理問(wèn)題

從目前的具體相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，尚未明確地規(guī)定出是否應(yīng)該對(duì)奧氏體不銹鋼進(jìn)行焊接之后的熱處理，并且到底應(yīng)該如何進(jìn)行焊接之后的熱處理問(wèn)題，而在熱處理問(wèn)題應(yīng)該采用的方法上，更沒(méi)有進(jìn)行非常明確的規(guī)定。通常情況下，奧氏體不銹鋼都具有著很好的韌性以及塑性，殘余應(yīng)力在加工之后都相對(duì)較小，力作硬化的現(xiàn)象一般不容易產(chǎn)生。一般來(lái)看，為了對(duì)應(yīng)力進(jìn)行很好地消除，在進(jìn)行熱處理問(wèn)題時(shí)的溫度應(yīng)該控制在600℃-620℃之間，要進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的保溫。對(duì)于奧氏體不銹鋼，當(dāng)溫度范圍在400℃-850℃之間的時(shí)候，如果不銹鋼的冷卻速度非常的慢，晶間腐蝕現(xiàn)象就非常容易發(fā)生，也就是說(shuō)奧氏體不銹鋼發(fā)生發(fā)生敏化現(xiàn)象。如果對(duì)抗腐蝕的要求相對(duì)較高時(shí)，那么對(duì)于供需兩方，就非常有必要深入仔細(xì)的研究以及分析這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)需要其制定具體的措施來(lái)有效地解決這些問(wèn)題，進(jìn)而多壓力容器的質(zhì)量進(jìn)行很好的保證。

（二）對(duì)于液氨介質(zhì)容器進(jìn)行熱處理問(wèn)題

在國(guó)家制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“對(duì)具有盈利腐蝕的容器進(jìn)行圖樣注明，例如盛放液氨以及液化石油氣等的容器”。對(duì)于這句話，可以作如下的解釋:有的液氨容器需要進(jìn)行熱處理，而有的液氨容器根本就不需要進(jìn)行熱處理，具體是否需要進(jìn)行熱處理，其關(guān)鍵的判斷條件是看這些容器是否存在應(yīng)力腐蝕。如果容器確認(rèn)有應(yīng)力腐蝕，就需要對(duì)其進(jìn)行熱處理，而如果容器不具有應(yīng)力腐蝕，那么就不需要進(jìn)行熱處理。

（三）金屬?gòu)?fù)合板式壓力容器在焊接后的熱處理問(wèn)題

金屬上覆以另外一種金屬的板子，達(dá)到在不降低使用效果（防腐性能、機(jī)械強(qiáng)度等）的前提下節(jié)約資源、降低成本的效果，因此金屬?gòu)?fù)合板常常用于防腐和壓力容器的制造之中。當(dāng)對(duì)金屬?gòu)?fù)合板式壓力容器進(jìn)行熱處理的時(shí)候，高溫會(huì)影響復(fù)合板的熱力學(xué)性能，特別是不銹鋼復(fù)合板，焊后進(jìn)行熱處理，就容易對(duì)焊頭造成一定的影響，甚至碳化，會(huì)直接影響并損壞復(fù)合板的耐腐性性能和力學(xué)性能。因此當(dāng)壓力容器的材料為不銹鋼復(fù)合板時(shí)，必須充分考慮到熱處理對(duì)材料的影響，在一定的時(shí)候必須選取符合要求的復(fù)合材料。另一方面，我們要靈活對(duì)待焊后熱處理的問(wèn)題，對(duì)加熱溫度和保溫時(shí)間的調(diào)整，通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)，摸索出理想的熱處理?xiàng)l件。

三、強(qiáng)化熱處理技術(shù)在壓力容器設(shè)計(jì)中應(yīng)用的措施

（一）把握工作順序，控制工作質(zhì)量

壓力容器的制作是一個(gè)復(fù)雜而精密的過(guò)程，因此有關(guān)人員在對(duì)壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)壓力容器制作過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題產(chǎn)生重視，并對(duì)其進(jìn)行注意。首先，在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，有關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)明確壓力容器制作的具體順序，對(duì)熱處理技術(shù)的具體應(yīng)用順序進(jìn)行把握，一般來(lái)說(shuō)熱處理技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)在焊接技術(shù)應(yīng)用之后。其次，壓力容器設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)壓力容器制作的實(shí)際工作質(zhì)量進(jìn)行把握。具體來(lái)說(shuō)在進(jìn)行完焊接工作后，有關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)焊接工作進(jìn)行驗(yàn)收，在確定焊接工作質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，再進(jìn)行熱處理技術(shù)的應(yīng)用。與此同時(shí)，壓力容器設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)在壓力容器設(shè)計(jì)的過(guò)程中制定操作手冊(cè)，將壓力容器制作過(guò)程中的工作流程，注意事項(xiàng)等寫(xiě)入其中，為壓力容器的制作提供有效的指導(dǎo)，確保壓力容器的制作質(zhì)量。

（二）注重應(yīng)用范圍，區(qū)分應(yīng)用材料

通過(guò)對(duì)壓力容器進(jìn)行研究我們可以發(fā)現(xiàn)，壓力容器的制作材料相對(duì)比較廣泛，其可以采用無(wú)銹鋼，碳質(zhì)鋼材等多種材料進(jìn)行制作。而由于這些材料在屬性上存在不同，因此進(jìn)行熱處理的過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)也有所不同。首先，有關(guān)人員在進(jìn)行壓力容器制作的過(guò)程中應(yīng)注意熱處理技術(shù)的應(yīng)用范圍。熱處理技術(shù)在大部分的壓力容器制作中均可應(yīng)用，但是由于無(wú)銹鋼材料具有一定的特殊性，因此在實(shí)際的工作過(guò)程中，無(wú)銹鋼壓力容器的制作并不進(jìn)行熱處理技術(shù)的應(yīng)用。其次，有關(guān)人員應(yīng)注意區(qū)分應(yīng)用材料的不同。不同的應(yīng)用材料在進(jìn)行處理的過(guò)程中在步驟上會(huì)有著細(xì)微的差異。例如，在對(duì)碳質(zhì)鋼材進(jìn)行處理的過(guò)程中不僅要考慮其的熱處理問(wèn)題，同時(shí)還要注重其熱處理后的密封問(wèn)題。因此，有關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)不同材料的特性，進(jìn)行注意事項(xiàng)的編撰。

（三）把握實(shí)際情況，遵守操作規(guī)章

在進(jìn)行壓力容器制作的過(guò)程中，在進(jìn)行焊接后普遍要進(jìn)行熱處理技術(shù)的應(yīng)用，但是有些焊接點(diǎn)由于位置以及屬性存在特殊性，并不需要進(jìn)行熱處理的應(yīng)用。因此有關(guān)人員在進(jìn)行熱處理技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)保持一定的靈活性，對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行把握，針對(duì)實(shí)際操作過(guò)程中的實(shí)際需要合理應(yīng)用熱處理技術(shù)。同時(shí)，有關(guān)人員在進(jìn)行熱處理技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中還應(yīng)遵守相關(guān)的操作規(guī)章，尤其是在進(jìn)行焊接后熱處理技術(shù)的應(yīng)用中，一定要杜絕燃煤爐的使用，遵守具體的操作流程。

結(jié)束語(yǔ)

熱處理是一門(mén)十分重要工作，其在很大程度上，能夠改善或者是恢復(fù)金屬的性能。在對(duì)壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì)以及制造的過(guò)程中，熱處理產(chǎn)生了非常重要的影響作用，其地位非比尋常，所以，對(duì)于壓力容器的設(shè)計(jì)人員，在具體進(jìn)行熱處理問(wèn)題時(shí)，必須對(duì)鋼材的性能以及介質(zhì)的特殊性質(zhì)進(jìn)行綜合考慮，對(duì)熱處理方法的選取一定要遵循具體的相關(guān)規(guī)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]付衛(wèi)賓.探討壓力容器設(shè)計(jì)中的熱處理問(wèn)題[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2012,03:265.

[2]樊慧琴,孟雅薇.關(guān)于壓力容器設(shè)計(jì)中的熱處理問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,01:94.

篇9

【關(guān)鍵詞】壓力容器；焊接工藝；焊接技術(shù)

0.前言

焊接是壓力容器制造中的一個(gè)關(guān)鍵工藝。焊接工作量在整個(gè)壓力容器的制造中占相當(dāng)?shù)谋壤Ｔ谝话銐毫θ萜髦圃鞆S，焊接工作量要占到總量的40%，尤其是厚板壓力容器焊接及球形容器現(xiàn)場(chǎng)組焊，焊接工作量占整個(gè)工作量的50%以上。焊接質(zhì)量的好壞、焊接接頭的可靠性將直接影響壓力容器質(zhì)量，影響其可靠性及安全性。在壓力容器的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，除了材料檢驗(yàn)外，焊接檢驗(yàn)要求當(dāng)屬最多，也最為嚴(yán)格。因此在壓力容器制造過(guò)程中，對(duì)焊接工作必須給予高度重視。

1.壓力容器焊接工藝與焊材的選擇

1.1壓力容器焊接工藝

1.1.1打底

打底通常采用氬弧焊，施焊順序遵循由下至上的原則，在點(diǎn)焊的起始位置與收尾處，可以采用角磨機(jī)打磨出斜口以配合接頭要求；施焊過(guò)程中要保證底層焊縫的均勻性，且要焊透但不能焊穿。氬弧打底要先采用試板進(jìn)行試焊，排除氬氣中含有雜質(zhì)的可能；具體施焊過(guò)程中要采用圍板將焊接操作的工作范圍擋起來(lái)，其主要目的是防止自然風(fēng)對(duì)焊縫質(zhì)量產(chǎn)生影響；底部焊縫焊條接頭的位置用角磨機(jī)進(jìn)行打磨處理，不得出現(xiàn)焊縫底部焊肉下塌或者頂部?jī)?nèi)陷的問(wèn)題；為避免產(chǎn)生裂紋，要做好打底焊縫的檢查與次層焊縫的焊接工作。

1.1.2中層施焊

在完成底部施焊后要將工作范圍內(nèi)的熔渣、飛濺物等雜質(zhì)清除干凈，做全面的外觀檢查，如果存在問(wèn)題則要磨透清除，重新施焊，要保證焊縫與母材交接位置的清潔度。焊縫接頭和底層焊縫接頭錯(cuò)開(kāi)的距離至少要在10mm以上，該層選擇直徑為3.2的焊條。中層焊縫的厚度至少是焊條直徑的 0.8～1.2 倍，選擇直線型的運(yùn)條方式；不得在焊縫的焊接層表面引弧。完成中層的焊接后同樣要及時(shí)清除熔渣、飛濺物等雜質(zhì)，然后全面檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題同樣鏟除重焊。

1.1.3蓋面

蓋面時(shí)同樣要選擇直徑為3.2的焊條，具體選擇時(shí)還要參考焊縫已焊厚度來(lái)決定。每根焊條的起弧位置與收弧位置均要與中層焊縫接頭錯(cuò)開(kāi)，不得在中層焊縫表面引弧，要保證蓋面層焊縫的表面完整性以及壓力容器的圓滑過(guò)渡，焊縫的寬度大概是蓋過(guò)坡口兩側(cè)2mm左右，焊縫加強(qiáng)高度則在1.5～2.5mm左右。

蓋面層對(duì)焊縫的質(zhì)量要求也比較高，焊縫表面不得出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾渣以及熔合性飛濺等問(wèn)題，咬邊的深度要控制在 0.5mm 以?xún)?nèi)，且咬邊的長(zhǎng)度要控制在該焊縫總長(zhǎng)的10%以?xún)?nèi)。完成蓋面焊接后要將溶渣清理干凈，并用鋼絲刷對(duì)容器表面做進(jìn)一步清理，及時(shí)覆蓋，防止在進(jìn)行保溫與防腐處理前出現(xiàn)銹蝕等問(wèn)題。

1.1.4焊后熱處理

焊后必須進(jìn)行熱處理，其主要作用是消除焊接殘余應(yīng)力，防止出現(xiàn)冷裂紋，對(duì)焊接接頭的性能做進(jìn)一步改善。通常焊后熱處理工藝分為后熱處理、消除應(yīng)力后的焊后熱處理以及改善焊接接頭性能的焊后熱處理等三種，根據(jù)不同的焊接質(zhì)量要求選擇不同的熱處理工藝。

1.1.5焊縫無(wú)損檢測(cè)

在完成整個(gè)壓力容器的焊接工作后，要做好所有焊縫的外觀檢查工作，然后根據(jù)相關(guān)的質(zhì)量要求、按照規(guī)定的比例做無(wú)損檢測(cè)，其主要內(nèi)容包括兩部分，即焊縫表面的無(wú)損檢測(cè)與焊縫內(nèi)部的無(wú)損檢測(cè)。

1.2壓力容器用耐熱鋼焊材的選擇

在選擇耐熱鋼焊材時(shí)需要注意以下幾個(gè)原則：

（1）在選擇低合金耐熱鋼焊材時(shí)，要注意與低合金高強(qiáng)鋼相同，焊縫金屬與母材要保持同等強(qiáng)度，此外，除了要保證焊縫金屬與母材的常溫強(qiáng)度相等之外，還要保證其高溫強(qiáng)度至少要保持在母材標(biāo)準(zhǔn)值的下限要求以上。

（2）要求焊縫金屬的鉻、鉬等材料的含量至少保持在母材標(biāo)準(zhǔn)值的下限要求以上，才能保證焊縫金屬與母材的性能處于同等水平。

（3）要對(duì)焊材中相關(guān)微量元素的含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，比如氧、硅、磷、銻、錫、砷等，從而保證焊縫金屬的回火脆性與母材保持同一水平。

（4）對(duì)焊材中的含碳量進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證其低于母材的碳含量，從而提高焊縫金屬的抗裂性，不過(guò)需要注意，碳含量不得過(guò)低，否則在后續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的焊后熱處理過(guò)程中，會(huì)形成鐵素體，最終影響到材料的韌性；所以通常情況下針對(duì)低合金耐熱鋼而言，其焊縫金屬含碳量控制在0.08～0.12%之間為最適宜，以保證焊縫金屬具有較高的沖擊韌性，并與母材的高溫蠕變強(qiáng)度保持相當(dāng)?shù)乃健?/p>

2.壓力容器用耐熱鋼焊接要點(diǎn)

①預(yù)熱與層間溫度在Cr-Mo鋼的焊接特點(diǎn)中提到的冷裂紋、熱裂紋及消除應(yīng)力裂紋，都與預(yù)熱及層間溫度相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，在條件許可下應(yīng)適當(dāng)提高預(yù)熱及層間溫度來(lái)避免冷裂紋和再熱裂紋的產(chǎn)生。

②焊后熱處理對(duì)于低合金耐熱鋼，焊后熱處理的目的不僅是消除焊接殘余應(yīng)力，而且更重要的是改善組織提高接頭的綜合力學(xué)性能，包括提高接頭的高溫蠕變強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性，降低焊縫及熱影響區(qū)硬度，還有就是使氫進(jìn)一步逸出以避免產(chǎn)生冷裂紋。

③后熱和中間熱處理 Cr-Mo 鋼冷裂傾向大，導(dǎo)致生產(chǎn)裂紋的影響因素中，氫的影響居首位，因此，焊后（或中間停焊）必須立即消氫。一般說(shuō)來(lái)，Cr-Mo 鋼容器的壁厚、剛性大、制造周期長(zhǎng)，焊后不能很快進(jìn)行熱處理，為防裂并穩(wěn)定焊件尺寸，在主焊縫（或主焊縫和殼體接管焊縫）完成后進(jìn)行比最終熱處理溫度低的中間熱處理。這類(lèi)鋼的后熱溫度一般為300～350℃，也有少數(shù)制造單位取350～400℃的。中間熱處理規(guī)范隨鋼種、結(jié)構(gòu)、制造單位的經(jīng)驗(yàn)而異，一般中間熱處理溫度為（620～640℃）±15℃。

④焊接規(guī)范的選擇焊接線能量、預(yù)熱溫度和層間溫度直接影響到焊接接頭的冷卻條件，一般來(lái)說(shuō)，焊接線能量越大，冷卻速度越慢，加之伴有較高的預(yù)熱和層間溫度，就會(huì)使接頭各區(qū)的晶粒粗大，強(qiáng)度和韌性都會(huì)降低。對(duì)于低合金耐熱鋼而言，對(duì)焊接線能量在一定范圍內(nèi)變化并不敏感，也就是說(shuō)，允許的焊接線能量范圍較寬，只有當(dāng)線能量過(guò)大時(shí)，才會(huì)對(duì)強(qiáng)度和韌性有明顯的影響，所以為了防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊接時(shí)線能量不要過(guò)小。

3.壓力窗口焊接技術(shù)的對(duì)策

（1）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化焊接應(yīng)給子一定的重視。因?yàn)閺陌l(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，受運(yùn)輸條件的限制，設(shè)備的大型化必將導(dǎo)致制造廠內(nèi)的焊接工作有部分將轉(zhuǎn)移至施工現(xiàn)場(chǎng)。現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)環(huán)境差，如不采用自動(dòng)焊接技術(shù)，將會(huì)制約其它各項(xiàng)工作的順利進(jìn)行。

（2）要根據(jù)企業(yè)實(shí)際，盡可能引進(jìn)一批先進(jìn)的焊接設(shè)備，采用有效的焊接工藝，降低成本、提高效率。

（3）要加快CO2氣保焊在壓力容器焊接中的應(yīng)用研究，提前做好各項(xiàng)焊接基礎(chǔ)工作，推廣使用低成本的氣體保護(hù)焊。

（4）要對(duì)焊接的前期工作，如下料精度、坡口加工質(zhì)量、組對(duì)質(zhì)量提出更高的要求。如采用數(shù)控切刑、坡口機(jī)械加工、自動(dòng)組對(duì)等。提前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，為擴(kuò)大自動(dòng)焊技術(shù)覆蓋內(nèi)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（5）要積極參與新技術(shù)、新工藝的研究與開(kāi)發(fā)，走在壓力容器焊接技術(shù)的前沿，占領(lǐng)制高點(diǎn)。

4.結(jié)語(yǔ)

總之，壓力容器的使用工作條件相對(duì)苛刻，且工作性能受諸多因素的影響，比如壓力、溫度、介質(zhì)等，導(dǎo)致破壞性事故時(shí)有發(fā)生，因此要對(duì)其制造質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制；而焊接作為制造過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，更是要予以嚴(yán)格管理。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]于彬，王堯杰.壓力容器焊接工藝要素分析[J].金屬加工，2011（6）.

篇10

關(guān)鍵詞： T91/P91； 焊接； 熱處理； 質(zhì)量控制

一、監(jiān)控內(nèi)容

1. 原材料質(zhì)量控制

T91/P91鋼管采購(gòu)時(shí)， 要認(rèn)真檢查原材料的化學(xué)成分，嚴(yán)格控制S、A l、V等元素的含量。S 是晶間脆化的原因，應(yīng)越小越好； A l會(huì)降低金屬的高溫持久塑性， 也應(yīng)該嚴(yán)格控制； V 含量控制在偏下限為宜。T91/P91鋼管的供貨狀態(tài)為正火和回火。

2. 施工方案及施工人員資格控制

（1） 焊接工藝評(píng)定

為保證焊口質(zhì)量， 焊接施工前必須進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，并依據(jù)批準(zhǔn)的焊接工藝評(píng)定報(bào)告， 制定作業(yè)指導(dǎo)書(shū)， 并要求焊工嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行焊接。

（2） 焊工資格和熱處理工資格

T91鋼管道的焊接工作， 應(yīng)由具有B 類(lèi)Ⅲ級(jí)鋼材焊接合格證的Ⅰ類(lèi)小管焊工擔(dān)任； P91鋼管道的焊接工作， 應(yīng)由具有B 類(lèi)Ⅰ級(jí)大管焊工擔(dān)任。施焊焊工的合格證必須在有效期內(nèi)， 施焊前應(yīng)進(jìn)行與實(shí)際條件相適應(yīng)的崗前練習(xí)， 經(jīng)模擬考試， 通過(guò)后方可參與工程施焊。熱處理工必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)， 經(jīng)考核取得資格證書(shū)且在資格證書(shū)的有效期內(nèi)進(jìn)行熱處理作業(yè)。

31 焊接質(zhì)量控制

（1） 焊前檢查

焊接施工前， 應(yīng)檢查施工環(huán)境、坡口質(zhì)量、焊接材料、焊接設(shè)備等情況； 焊接場(chǎng)所應(yīng)有防風(fēng)、防雨及高空墜落物等措施； 坡口質(zhì)量應(yīng)重點(diǎn)檢查， 必須符合規(guī)程規(guī)范要求。檢查內(nèi)容包括坡口類(lèi)型、坡口角度、坡口尺寸、坡口間隙、坡口寬度、斷面與管子中心線的偏斜度、錯(cuò)口、彎折、坡口表面清理、坡口處母材情況及對(duì)口所用工具等； 焊接材料主要檢查質(zhì)量驗(yàn)收及存放環(huán)境、焊接材料的領(lǐng)用手續(xù)、焊條使用前的烘焙及使用過(guò)程中的保溫、焊絲使用前的去污垢處理等； 焊接設(shè)備應(yīng)選用直流弧焊機(jī)， 使用前檢查焊機(jī)的接線、接地是否正常， 對(duì)施焊過(guò)程中采用的氬弧焊槍、電焊鉗、氬氣、清渣工具、勞保用品等也應(yīng)進(jìn)行檢查。焊接過(guò)程中采用的計(jì)量器具必須在有效期內(nèi)并保證能夠正確使用。

（2） 焊口預(yù)熱

采用遠(yuǎn)紅外電加熱的方法進(jìn)行預(yù)熱。加熱片應(yīng)對(duì)稱(chēng)布置。優(yōu)先選用履帶式加熱器， 在加熱部位困難時(shí)， 可選用繩型加熱器。重點(diǎn)檢查熱電偶的布置、加熱器寬度、預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)的升溫速度等是否符合規(guī)程規(guī)范要求。

（3） 點(diǎn)固焊及打底焊接

對(duì)口合格、預(yù)熱溫度達(dá)到要求后， 進(jìn)行點(diǎn)固焊接， 其焊接材料、焊接工藝、焊工資格及預(yù)熱要求等均與正式焊接相同。點(diǎn)固前， 管道內(nèi)部做密封氣室進(jìn)行充氬。點(diǎn)固焊應(yīng)該對(duì)稱(chēng)布置， 點(diǎn)固結(jié)束后檢查焊點(diǎn)質(zhì)量， 如有缺陷應(yīng)立即清楚， 重新點(diǎn)固。點(diǎn)固完畢后， 在預(yù)熱溫度合格的前提下， 進(jìn)行氬弧焊打底。重點(diǎn)監(jiān)控焊接電流、焊接速度、焊絲用量、氬氣流量、焊層厚度、鎢棒使用情況等。打底結(jié)束后， 仔細(xì)檢查打底質(zhì)量， 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。

（4） 電弧焊層間工藝

打底焊接結(jié)束且經(jīng)檢查合格后， 應(yīng)及時(shí)進(jìn)行次層焊縫的焊接， 以防產(chǎn)生裂紋。不能及時(shí)進(jìn)行焊接時(shí)， 再次施焊前應(yīng)重新預(yù)熱。采用多層多道焊接， 以降低焊接局部線能量， 避免產(chǎn)生粗大晶粒。焊接過(guò)程中， 應(yīng)逐層進(jìn)行檢查，檢查合格后方可焊接下一焊層， 直至蓋面結(jié)束。電弧焊層間工藝控制的重點(diǎn)是焊層厚度、層間溫度、橫焊焊口每層的焊道數(shù)、焊道寬度、焊接順序等。

（5） 焊接工藝參數(shù)

在施焊過(guò)程中， 用儀表對(duì)焊接電流、焊接電壓、焊接速度、焊接溫度分布、預(yù)熱溫度、層間溫度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)調(diào)整。重點(diǎn)監(jiān)控內(nèi)容為焊接電流及焊接速度的變化， 以控制焊接線能量。焊接過(guò)程一般要求連續(xù)完成，如遇以外情況被迫中斷時(shí)， 應(yīng)采取保溫、緩冷等預(yù)防措施，重新焊接時(shí)， 應(yīng)再次檢查并確保無(wú)裂紋后， 方可繼續(xù)施焊。

4.熱處理質(zhì)量控制

熱處理包括焊前預(yù)熱、后熱和焊后熱處理， 其質(zhì)量控制范圍包括電源設(shè)備機(jī)況、熱電偶的數(shù)量及布置、加熱器功率、加熱器包扎方法、加熱寬度、保溫厚度、熱處理升降溫和恒溫曲線記錄等。焊接完成后， 立即進(jìn)行后熱脫氫處理， 脫氫結(jié)束后立即進(jìn)行焊后熱處理。熱處理的監(jiān)控重點(diǎn)為加熱方法、熱電偶布置、升降溫速度及熱處理曲線等。

（1） 焊前預(yù)熱

對(duì)于T91 /P91鋼材， 為防止裂紋產(chǎn)生， 預(yù)熱溫度應(yīng)為200- 250C。

（2） 后熱

后熱脫氫處理要在焊后立即進(jìn)行， 且溫度保持在350e左右， 恒溫2- 3h后緩冷。

（3） 焊后熱處理

焊后熱處理在焊后24 小時(shí)內(nèi)進(jìn)行， T91 /P91 鋼材的高溫回火溫度為760±100C。小徑薄壁管的恒溫時(shí)間視壁厚決定， 大徑厚壁管的恒溫時(shí)間一般不少于4h。

5. 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)

（1） 外觀檢查

焊后外觀檢查包括焊縫美觀程度、焊縫余高、焊縫寬窄差及表面氣孔、夾渣、咬邊、裂紋、弧坑、內(nèi)凹、彎折、錯(cuò)口等缺陷。焊縫外觀應(yīng)符合5火電施工質(zhì)量檢驗(yàn)及驗(yàn)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)） ） ） 焊接篇（ 1996年版） 6 的要求。對(duì)于外觀檢查不合格的焊縫， 在返工合格前， 不允許進(jìn)行其他項(xiàng)目的檢查。

（2） 無(wú)損檢驗(yàn)

無(wú)損檢查包括無(wú)損檢驗(yàn)、硬度測(cè)試、光譜復(fù)查等。

①無(wú)損檢驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)一般采用射線探傷、超聲波探傷和滲透探傷相結(jié)合的方法進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)。主要是為了發(fā)現(xiàn)焊縫及周?chē)覆谋砻嫒毕莺秃缚p內(nèi)部裂紋、未熔合、未焊透、氣孔夾渣等缺陷。

②硬度測(cè)試

在焊后熱處理結(jié)束后， 需對(duì)焊縫、熱影響區(qū)和距離焊縫較遠(yuǎn)的母材進(jìn)行硬度測(cè)試， 測(cè)試過(guò)程中應(yīng)選取多個(gè)點(diǎn)。熱處理后焊縫的硬度應(yīng)不超過(guò)母材的布氏硬度加100， 且不大于H B350。硬度測(cè)試結(jié)果不合格時(shí)應(yīng)重新進(jìn)行熱處理。

③光譜復(fù)查

光譜復(fù)查包括對(duì)合金鋼材的抽查， 以及對(duì)焊縫區(qū)域熔敷金屬（焊接材料） 化學(xué)成分的復(fù)查， 以確保合金種類(lèi)、焊接材料使用無(wú)誤。

二、施工過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)某電廠二期2×600MW 工程兩臺(tái)機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)安裝焊口的焊接過(guò)程監(jiān)控， 發(fā)現(xiàn)了一些需要注意的問(wèn)題。

1. 充氬

考慮到管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)， 應(yīng)合理安排焊口的焊接順序，以保證整個(gè)管系具有較小的管系應(yīng)力， 并能保證所有焊口能夠在焊前進(jìn)行內(nèi)部充氬保護(hù)。對(duì)于大徑管， 為保證焊縫根部質(zhì)量， 在打底及前三層焊接時(shí)， 管內(nèi)必須充氬保護(hù)，氣流量盡量選大。在高壓導(dǎo)汽管道安裝時(shí)， 由于管道直接連到高壓缸， 若使用氣室充氬， 則熱處理后氣室密封介質(zhì)無(wú)法導(dǎo)出。對(duì)于這些無(wú)法使用密封氣室的焊口， 可在坡口內(nèi)外側(cè)涂抹免充氬保護(hù)劑后進(jìn)行焊接， 避免污染汽缸內(nèi)部。

2. 焊接工藝

為提高焊縫的沖擊韌性， 應(yīng)采用小規(guī)范參數(shù)進(jìn)行焊接： 焊層厚度嚴(yán)格控制在與焊條直徑大小， 層間溫度控制在200-3000C。為避免焊接過(guò)程中出現(xiàn)夾渣、未熔合等缺陷， 在焊接過(guò)

程中焊條應(yīng)有一定的擺動(dòng)， 且需用鋼絲刷或鏨子對(duì)焊道進(jìn)行清理。在水壓堵板和吹管堵板割除時(shí)， 應(yīng)選用機(jī)械切割， 且殘留焊疤應(yīng)略高于母材， 以免傷害母材、產(chǎn)生再熱裂紋。

3. 熱處理

對(duì)于厚壁管， 預(yù)熱時(shí)間宜相應(yīng)延長(zhǎng)， 使盡量減小焊縫區(qū)域母材溫差， 避免熱裂紋的產(chǎn)生。焊后熱處理時(shí)， 升降溫速度宜略低于規(guī)程規(guī)范要求， 恒溫時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)， 以提高焊縫的沖擊韌性。

4. 質(zhì)量檢測(cè)

焊縫質(zhì)量檢測(cè)必須貫徹落實(shí)“上一步工序未完成， 不得進(jìn)行下一步工序”的原則： 焊前檢查合格后方可施焊，表面質(zhì)量檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行硬度檢測(cè)和無(wú)損探傷， 且無(wú)損探傷必須在熱處理完成后進(jìn)行。對(duì)于以上發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，我們及時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控過(guò)程中指出并進(jìn)行了糾正， 保證了T91/P91管道焊口的焊接質(zhì)量。

三、結(jié)論

在某電廠二期2 ×600MW 工程建設(shè)中， 通過(guò)工程公司、監(jiān)理公司、安裝單位對(duì)T91 /P91鋼管道焊接的全過(guò)程進(jìn)行焊接質(zhì)量監(jiān)控， 嚴(yán)格按照上述工藝要求施工， 使# 1、2#機(jī)組主蒸汽、過(guò)熱器、再熱器等系統(tǒng)的所有T91 /P91鋼焊口各項(xiàng)性能均達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)， 保證了焊縫質(zhì)量和機(jī)組的安全運(yùn)行。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中， 未發(fā)生因焊接質(zhì)量引起的事故。

參考文獻(xiàn)：

[1] DL /T869- 2004， 火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程.

[2] DL /T819- 2002， 火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程.