施工员焊接及热处理知识学习材料.doc

施工员焊接及热处理知识学习材料 第一部分 热处理 热处理概念：热处理是将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定的时间，然后以预定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。 焊后热处理（PWHT）概念可由此衍生。 热加工工艺：根据钢在加热和冷却过程中的组织转变规律制定的钢在热处理时的具体加热、保温和冷却的工艺参数。 分为：普通热处理（退火、正火、淬火和回火） ，表面热处理（表面淬火和化学热处理等），特殊热处理（形变热处理、磁场热处理等）。 我们所用到的焊后热处理属于普通热处理------消应力回火（GB50236-98条文说明）。回火又分为低温回火（150-250℃），中温回火（350-500℃），高温回火（500-650 说明一点：焊缝属于铸造组织，很容易产生残余应力，所以消除焊接残余应力就是PWHT的最主要目的。 焊后热处理（PWHT）的目的：（1）松弛焊接残余应力（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（4）提高抗应力腐蚀能力（5）进一步释放焊缝金属中的有害气体，特别是氢气，防止延迟裂纹的发生。 其中第（3）条说改善性能主要包括：提高焊缝金属的塑性，降低热影响区的硬度，提高断裂韧性，改善疲劳强度，改善蠕变特性，恢复和提高冷成型中降低的屈服强度。 这里边说的一点很重要-------降低热影响区的硬度，这也就是我们采用强度检测方法来检验热处理效果的理论依据。 那么PWHT过程中是如和消除焊缝中的应力呢？理论分析指出：应力的降低起因于高温下的蠕变。蠕变可简单的理解为材料内部组织在特定条件下的一种力学行为。是看不见的。 在碳刚中，蠕变从450℃时开始出现；在含钼的钢中，从550℃时开始出现（值得注意这两个温度值都处在常规PWHT的升温阶段，也就是说PWHT的消应力行为在升温阶段就开始了 那么蠕变为什么能消除应力呢？理论分析指出；在焊件的内应力中，是伴随着拉应力与压应力的，应力与弹性变形同时存在，当钢材的温度升高时，蠕变其屈服强度下降，原有的弹性应变会转化成塑性应变，从而使应力松弛（值得注意：此处提到屈服强度降低了，就是说PWHT是依靠高温下材料强度的降低来实现消除应力的）。 现在开始进入正题，说点有用的。我这里有一份企标，压力管道质量体系程序文件----热处理控制程序。它是从管理角度制定的，我们要做的也就是管理。 规定：热处理工艺文件由热处理责任人员根据设计图样和用户要求、现场实际及装备情况进行编制。至少要包括以下内容： 1）需热处理的材质及主要（不对） 规格；在确定材料焊接工艺的同时得出了需要热处理的材质及规格，然后依据图纸统计工作量。 2）热处理的种类；按照焊接工艺评定执行。我认为这个种类不是指我前面的分类，而是预热、后热、焊后热处理（PWHT）或者是消应力热处理、稳定化热处理（后面讲）。 3）热处理的方法及所用设备和温度检测仪表； 4）热处理的加热速度、恒温温度、恒温时间和冷却速度；恒温温度可以按照工艺评定给出的数据执行也可以按照规范要求确定，恒温时间、升降温速度按规范确定。GB50236-98规定： 升温速度，当温度升至400℃以上时，加热速率不应大于（205*25/δ）℃/h，且不得大于 恒温时间，焊后热处理的恒温时间应为每25mm壁厚恒温1h，且不得少于15min，在恒温期间内最高与最低温差应低于65℃ 冷却速度，恒温后的冷却速率不应大于（60*25/δ）℃/h，且不得大于260℃/h，400 恒温温度，列了一个表。 SH3501-2002中规定： a)加热升温至300℃后，加热速度应按5125/δ℃/h计算，且不大于220 b)恒温时间应按下列规定计算，且总恒温时间均不得少于30min。在恒温期间内，各测点的温度均应在热处理温度规定的范围内，其差值不得大于50℃ 1）非合金钢为每毫米壁厚2.min~25vmin；2）合金钢为每毫米壁厚3min； c)恒温后的冷却速度应按6500/δ℃/h计算，且不大于260℃/h。冷至300 5）热电偶的安装数量、位置及固定方法； L L 加热器 保温区 图2 注意：进行局部热处理时，加热宽度L不得小于5，R代表管子半径，T 代表管壁厚度，任何情况下都不得小于100MM。 6）热处理的安全防护； 7）热处理的检验要求。 GB50235-97中规定：对要求热处理的焊缝，热处理后应测量焊缝及热影响区的硬度值，其硬度值应符合设计文件规定。当设计文件无明确规定时，碳素钢不宜大于母材硬度值的120%；合金钢不宜大于母材硬度值的125%。检验数量不应少于热处理焊口总数的10%。 SH3501-2002中规定： 焊接接头热处理后，首先应确认热处理自动记录曲线，然后在焊缝及热影响区各取一点测定硬度值。抽检数量不得少于20