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关于合金钢管的捍接热处理工艺

为了避免和消除上述缺陷,合金钢管需要焊前预热,焊后热处理。焊前预热的主目的是改善材料的可焊性。

 实践证明,任何工件在热处理过程中,包括合金钢管,只要有相变,热应力和组织应力都会发生。只不过热应力在组织转变以前就已经产生了,而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际存在的应力。这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素,热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉,表面受压。组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。

  合金钢管在加热和冷却过程中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差,就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时,由于心部然后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的作用下后期使工件表层受压而心部受拉。这种现象受到冷却速度,材料成分和热处理工艺等因素的影响。当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,然后形成的残余应力就愈大。另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,工件各部位先后相变,造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的后期结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状,材料的化学成分等因素有关。合金钢管有良好的抗高温氧化及组织稳定性,较高的高温强度。但它的可焊性较差,淬硬倾向大,焊接过程中焊缝及热影响区可能出现如下一些问题:
  (1)焊后在焊缝及热影响区出现硬而脆的淬硬组织,若再的较大内应力存在,就会出现冷裂纹,韧性、塑性降低。
  (2)具有出现弧坑裂纹的倾向。
  (3)某些合金元素,具有焊接再热裂纹倾向,尤以含钒、含硼的钢种为甚。
  为了避免和消除上述缺陷,合金钢管需要焊前预热,焊后热处理。焊前预热的主目的是改善材料的可焊性。在加热并保持相应温度的过程中可以降低焊接接头区域的温差,使热影响区的淬硬倾向减弱。在焊接过程中有利于氢气的逸出,降低焊缝中的氢含量,防止冷裂纹的产生,改善焊接接头的塑性及韧性。焊后热处理的方法一般是高温回火,其主要目地是:消除或减少在焊接过程中所产生的内应力,防止焊缝和热影响区产生裂纹。改善焊缝和热影响区的机械性能,即提高其塑性及韧性,改善硬脆倾向。改善焊缝和热影响区的金相组织。一般碳素钢的焊接性能好,焊接时可不必预热与热处理。但对于含碳量高、刚度大的焊件,由于焊后残余应力大,也需预热及热处理,如壁厚于三十毫米的碳钢管。
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