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钢铁焊接的热处理
介绍:
金属和合金的热处理对其性能和服务行为具有明显的影响。虽然通常,金属和合金的热处理涉及对特定温度和冷却的加热,取决于目的和合金类型,加热速率,冷却速度,温度和保持的时间,浸泡各不均匀。不同的合金显示对不同热处理的不同反应。因此,选择特定合金的正确类型的热处理以实现所需的性质是一种强大的任务。这在焊接中变得更加有趣和有趣,因为它包括基础金属,焊接金属和热影响区域,多次与相同的热处理不同地反应。这是因为基材是轧制的,热处理的结构,焊接金属是铸造结构,并且HAZ是热影响的,改变的结构。如果材料不一样,问题可能更加复杂。在几种基础材料上进行的广泛研究,焊接导致建立了许多规格,规范指示了必须使用的确切焊接热处理(PWHT)。虽然这在很大程度上减少了问题,但许多次的实际工作要求往往会有所不同,并且对这个主题的良好知识可以有助于克服商店地板上的日常问题。在本文中,已经尝试提供有关焊接PWHT相关的各个方面的细节。
为什么焊接的热处理?
焊接在完成后,由于不均匀的加热和快速冷却,留下了诸如焊接中的性质中的大量残留应力。这影响了焊接接头的服务行为,并且可以导致过早的故障,开裂等。必须去除这些应力,这是焊接的PWHT的主要原因,大部分时间。虽然有几种热处理如退火,归一化,淬火和回火,但它们在焊接上不太常见。最常见的焊接类型是缓解热处理以减轻残余应力。
应力浮雕热处理(SR):
该热处理在转化温度下进行,以缓解残余应力(表1)。在该热处理中,将材料缓慢加热到特定温度,在那里保持指定的时间,然后缓慢冷却至室温。该过程有助于以下列方式缓解残余应力。

材料所能承受的最大应力是其屈服强度。当材料被加热时,它的屈服强度开始下降,在6000C左右的温度(对于碳钢),屈服强度几乎降低到零,这反过来意味着它不能承受任何更多的应力。因此,残余应力降低到几乎为零,当材料缓慢冷却,它是没有任何残余应力。

由于这是在低于转变温度的温度下进行的,因此不会发生重大的结构变化。但力学性能如UTS, YS, %El, CVN冲击,硬度是不同的。热处理后的腐蚀性能也有所不同。根据材料的不同,时间温度,冷却和加热的速度也不同。以下各段将对此进行更详细的说明。
材料方面的焊接后热处理:
通常PWHT是由规范规定的。对于基材,流行规范ASME secviii Div 1 (ucs56, 56.1等)规定了根据材料组(p号)的细节。对于焊接金属,ASME第二卷C部分(SFA 5.1, 5.5等)规定了PWHT。表1列出了这些pwht的各种详细资料。可以观察到,尽管存在变化,但这两个规范规定的温度是相似的。在这种温度下,正常的保温时间是每英寸截面厚度一小时,最少一小时。它也可以根据代码的不同厚度变化。除ASME外,许多其他规范都规定了PWHT的强制性细节,与这些或多或少类似。根据要求,应制定具体的使用代码。这些也指定了加热和冷却速率。
PWHT的影响:
如前所述,虽然SR期间没有重大的结构变化,但物业确实变化,其性质,程度取决于材料,焊接金属。虽然预测变化非常困难,但是可以了解各种材料的一般趋势。表2.表明这些趋势。
特殊PWHTS:
通常进行用于氢去除的衰老以确保扩散氢得到足够的时间来离开焊接金属。这是由金红石耗材的焊接金属所必需的,以及用于高强度钢的焊接金属。老化通常在约250℃下长时间完成16小时,通常在焊接后立即完成,类似于后加热。

虽然正常浸泡时间为每英寸截面厚度为1小时,但可能需要延长浸泡时间,具体取决于工作要求;例如在单个作业厚度中,可以广泛变化,并且如果为较厚的部分完成浸泡,则可能证明是较薄的部分的延长的部分。

在某些情况下可能需要使用多个SR;例如,一项工作可能是部分减压,然后作为整体设备再次减压;修复也可能需要重复的sr。

在某些情况下,热处理的组合也是一种可能;例如:带有长缝的盘形端部将首先进行正火热处理,然后再进行sr。在焊接铸钢件时,通常也会遇到组合热处理。

除了上面的外,还有许多具体的热处理来确定焊接质量。进行了一种称为步骤冷却热处理的处理以确定材料的易感性,焊接接头以发脾气。
表3提供这些热处理的细节和它们使用的焊接金属。
焊接铸件的热处理:
还焊接钢铸件以升级它们,焊接金属量(并且反转剩余应力的量)取决于缺陷的程度,大小。具有大缺陷的大铸造需要大量的焊接金属沉积,它产生了大量的残余应力。通常,钢铸件的焊接受ASTM规范A 488的管辖。虽然通常在许多情况下,通常建议在铸造规范中建议压力缓解,但如果修复的尺寸超过规定的某些限制,则焊接铸件必须经过整个将对原始铸件进行热处理循环。这是对焊接金属和焊接的一个非常严重的需求,因为焊接金属独立地不受这种热处理。设计,选择焊接金属也需要在这种情况下进行特殊考虑因素。
在PWHT期间要照顾的方面:
油,气,感应,电等方法可以用来加热材料,但对于一些材料,如不锈钢,碳收集可能是一个严重的问题与油,气加热。组件通常应在周围均匀加热,除非在特殊情况下只进行局部热处理。温度测量应在不同的地方进行(这通常是指定的),以确保周围温度的均匀性。温度记录仪用于绘制温度与时间的关系图是必要的,这通常由检查员检查并签字,并形成设备的永久记录。

在特定情况下允许并遵循局部热处理,热量应施加到指定的宽度和指定时间。

通常,与主要组分一起焊接的生产优惠券也经过该PWHT,并在PWHT后破坏性地测试,以确保符合性质。

有必要对部件的充分支持,在炉内的热处理过程中的血管随着材料在那些高温下具有非常低的屈服强度,因为它们可以由于自己的重量本身而扭曲。
避免PWHT:
在某些情况下,特别是在修理和维护焊接中,做一个PWHT是困难的和不切实可行的。在这种情况下,合理选择焊缝金属可以在很大程度上解决这一问题。这些焊缝金属通常具有延性,使用时产生的残余应力相对较低。表4.给出了焊接金属的细节,可以在某些情况下使用,以避免PWHT。
结论:
焊接后热处理是制造活性的重要步骤,大部分时间受到制造码和规格的管辖。由于属性可以通过PWHT改变,因此有必要通过适当的理解和小心进行此操作,以便焊接的最终性能不受影响。
表1:材料明智的pWht
碱餐P no 子组 Min PWHT TEMP 0C 合金类型 电极分类 PWHT在0C PLUS 140C
1 1,2,3 650. C-Mn E7018 620.
3. 1,2,3 595. C-Mo E7018-A1 620.
4. 1、2 650. CR-MO. E8018B2. 690
5 1 675 2 cr-1mo E9018B3 690
5 b 1 675 5 cr-1mo E8018B6. 740.
5 b 2 705 9cr-1mo. E9018B9 740.
5度 1 675 2cr-mo-v- E9018B3 690
9A 1 595. 2.5镍 E8018C1 605
9B. 1 595. 3.5镍 E8018C2. 605
表2:PWHT效果
材料 pwht类型 影响
C-Mn钢 SR. 压力释放;ys,ys降低;%伸长率改善;韧性可能表现出改善;硬度减少;
多老 力量会彻底减少;影响将受到影响;籽粒粗化是一种可能性
规范化+ Sr. 力量将减少;
长时间的老 力量将减少;影响可能受到影响;
Cr-Mo Steels SR. 压力释放;硬度落下;力量将显示减少
长时间的老 可能会脆脆;
多老 可能会脆脆
镍钢 SR. 减少力量;可能会恶化冲击性能;
延长SR,多个SR 影响就会受到影响
不锈钢 SR. 可能会脆脆;腐蚀性能可能存在;通常不推荐
表3:特殊的PWHTS
PWHT 热处理周期 通常被应用的材料
老化 2500℃16小时。 除去扩散氢;对于C-Mn钢,高强度钢
长时间的老 持续4、8、12小时。 对于C-Mn Steels,Cr-Mo Steels
多个SRS. 双倍,三循环 对于C-Mn Steels,Cr-Mo Steels
组合 通常是正规化+ SR 对于C-Mn钢材
5400C 40小时,6500C 8小时,三次 用于低合金钢
SR +Q&T和回火 用于焊接后要完成全热处理的铸件;对于低合金钢;
步进冷却 5930C-1HR;5380C-15HRS;5240c-24hrs;4960C-60HRS;4680c-100hrs。 对于Cr-Mo合金
表4:避免pwht
焊接金属 应用
25 cr-12ni 用于焊接马氏体不锈钢
29Cr-10ni. 用于焊接合金钢,C-MN钢材
25 ni-15cr-5mo 用于焊接Cr-Mo合金
NI-15CR-5MN-6FE-1.3NB 用于焊接许多不同的组合
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上述文章呈现在“工业部件的热处理两天的课程”由IIM Chennai于2011年7月29日的IITM Chennai组织于2011年7月29日,由R. Ravi先生 - 首席技术执行 - Ador Welding Limited - Chennai亚博软件开发有限公司
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