焊接热处理在电力施工中的技术探讨

　　【摘要】：随着焊接结构的大型化和复杂化,越来越多的焊接结构焊后需要进行焊后热处理。热处理工艺在热处理技术规程中已有了较为完善的说明，但有关实际操作中的资料较少，本文主要介绍了热处理的目的，方法的选择以及，在电力建设施工中由于热处理不正确出现的缺陷以及在实际操作中怎样避免这些缺陷。

　　【关键词】：焊接;热处理;电力施工

　　前言

　　随着技术的发展和材料应用水平的提高，各方面对焊接热处理的要求越来越高、越来越细化。在电力施工中，高压管道，各类设备在焊接热处理越来越精密和严格。如果要求不严，会直接影响焊件的承受能力，同时焊件在使用过程中,由于应力逐步释放而引起结构的变形等。象这样的大型设备及高压管道焊接件,都要进行以消除应力为目的的低温退火。

　　一、焊后热处理的目的

　　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、焊接接头的性能，包括(a)提高焊缝金属的塑性。(b)降低热影响区硬度。(c)提高断裂韧性。(d)改善疲劳强度。(e)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，防止延迟裂纹的发生。

　　二、热处理方法的选择和加热方法

　　1.热处理选择方法

　　焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火热处理。这是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大，需要细化晶粒，故采用正火处理。然而单一的正火不能消除残余应力，故需再加高温回火以消除应力。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊接，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。绝大多数场合是选用单一的高温回火。热处理的加热和冷却不宜过快，力求内外壁均匀。

　　2.热处理加热方法

　　(1)燃料燃烧加热法：所用燃料可以是固体(煤)、液体(油)和气体(煤气、天然气、液化石油气)。(2)电加热法：以电为热源，通过各种方法使电能转变为热能以加热工件。电加热时，温度易于控制，无环境污染，热效率高。电加热有多种方法。(3)高能量密度能源加热： 以很大的功率密度加热工件表面，加热时间以毫秒计,功率密度可达10～10瓦/厘米，采用的热源有太阳能、激光束和电子束等。

　　三、焊后热处理常见的缺陷及防御措施

　　1.过热 (1)特征：焊件在退火状态下的断口上呈现特别粗大的晶粒，在淬火的断口上呈现粗大的马氏体针状结构。(2)产生原因：在加热过程中，不严格控制加热工艺所致，如加热温度过高或在高温下的停留时间过长，一般在正火或高温退火工艺中易出现。(3)危害性：粗化的结构，极易出现裂纹，即使不出现裂纹，也会使焊件的强度、塑性、韧性大大降低。(4)预防及纠正：为预防过热，加热温度必须严格控制，同时在高温的停留时间尽量缩短。对过热程度严重的焊件可重复二次退火或正火来纠正。

　　2.过烧 (1)特征：除断口呈现粗大晶粒外，在晶粒间的边界处有熔化或氧化现象，即在晶间集聚着低熔点的杂质或氧化物。(2) 产生原因：加热温度过高(大于1300℃)或在高温下保温时间过长。(3)危害性：产生过烧后会使焊件的强度、塑性、韧性急剧降低。(4)预防：必须严格执行热处理规范，且不允许氧化性火焰直接与焊件接触。 产生过烧后，焊件无法补救。

　　3.变形与开裂(1)特征：焊件的变形与宏观裂纹一般用肉眼可见。(2)产生原因：一是由于焊件的内应力产生，内应力的产生是由于焊件的加热冷却时内外温度不均匀造成体积膨胀或收缩不一致而引起的热应力。二是由于内部 A 向 M 转变时体积变化的不均匀性引起的结构应力，当应力超过焊件的屈服极限时发生变形。当超过焊件的强度极限时发生裂纹。(3)危害性：造成返工，增加生产工序，提高了成本，有时还造成焊件的报废。(4)预防：采取措施降低内应力。

　　4.硬度升高1)特征：回火后，检测值超出有关标准要求。2)产生原因：回火温度不够高或保温时间不够长所致，而过高的温度也会造成硬度升高，这是由于温度控制不准确，以至焊件加热至AC1 以上，在钢中出现A，当急冷时又出现M，使钢的硬度升高。3)危害：硬度升高而塑性和韧性降低。4)预防：为纠正这一缺陷，可采用第二次正确的回火处理，提高回火温度或延长回火保温时间。对出现M时，必须重新对钢进行回火，正确控制回火温度。

　　5.氧化和脱碳(1)特征：①氧化——焊件表面生成一层厚的氧化皮。②脱碳——钢表面层中的碳被脱除了。脱碳的结果使钢在冷却后表面层处生成一层不含碳的F 体结构。(2)产生原因：①氧化——是指钢的表面层氧化后形成氧化皮。在低温下钢的氧化作用比较缓慢，在钢的表面层形成一层薄层棕黄色铁锈;在高温情况下，钢的氧化很快，随温度的升高氧化铁皮层的厚度急剧增加。②脱碳——是指钢的表面层中的碳与空气中的氧化合成一氧化碳气体，而逸出钢件表面，即钢表面层中的碳被脱除。这一现象只有在高温(高于 700℃)的氧化性气氛中表现出来，并随温度的升高，脱碳现象越加严重。(3)危害性：① 氧化:一是会使钢材的损耗量增加;二是钢材或焊件因铁的消耗而造成尺寸不合格;三是氧化皮传热性很差，阻碍钢在淬火时迅速冷却，使钢不易淬硬或淬透;四是在低温时粘在工件上的氧化铁皮增加切削工件时的困难并使切削工具损伤很大;五是为了清除氧化皮，要增加研磨和酸洗的设备与操作工序，增加成本。②脱碳——氧化和脱碳是钢在高温加热时较难避免的现象，并且着两种现象会常常伴随在一起产生。加热温度过高或在高温下保温时间过长，钢的氧化和脱碳就愈加严重，为减轻或防止钢的氧化和脱碳作用，在热处理操作时，应准确控制加热温度，使其不超过规定的温度范围，并在高温下按规定时间保温。当采用火焰热处理时，应选用中性火焰或还原性火焰，而不允许含有过量的氧化性火焰。

　　四、缺陷产生原因及预防

　　电力建设中的热处理主要是管道管道管道管道焊后局部热处理局部热处理局部热处理局部热处理，其方式为高温回火。就现场条件发现的缺陷造成的因素综合来讲有两大类：1、工艺的不准确性，热处理有四大因素，即升温速度、保温温度、保温时间、降温速度。这四个因素不准确都直接影响热处理的效果，所以对热处理工艺热处理工艺热处理工艺热处理工艺要求有据可查，并根据工艺评定制定工艺指导书，在施工过程中要严格执行工艺要求，不可擅自更改工艺中数据，以免造成人为缺陷。2、操作中工器具的不正确使用，“工欲善其事，必先利其器”，在工作前必须对使用的工器具进行检查、校对和测试。对热电偶、温控仪、记录仪等测温工器具要有专业人员进行校对，以确保准确的测量工件的温度。对使用的材料性能进行检查，如保温材料的保温效果、耐高温程度及其强度等。另外，铁丝的强度对热电偶的固定也有很大的影响。