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關(guān)于合金鋼管的捍接熱處理工藝

 實(shí)踐證明,任何工件在熱處理過(guò)程中,包括合金鋼管,只要有相變,熱應力和組織應力都會(huì )發(fā)生。只不過(guò)熱應力在組織轉變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了,而組織應力則是在組織轉變過(guò)程中產(chǎn)生的,在整個(gè)冷卻過(guò)程中,熱應力與組織應力綜合作用的結果,就是工件中實(shí)際存在的應力。這兩種應力綜合作用的結果是十分復雜的,受著(zhù)許多因素的影響,如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發(fā)展過(guò)程來(lái)說(shuō)只有兩種類(lèi)型,即熱應力和組織應力,作用方向相反時(shí)二者抵消,作用方向相同時(shí)二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加,兩個(gè)應力應有一個(gè)占主導因素,熱應力占主導地位時(shí)的作用結果是工件心部受拉,表面受壓。組織應力占主導地位時(shí)的作用結果是工件心部受壓表面受拉。

合金鋼管在加熱和冷卻過(guò)程中,由于表層和心部的冷卻速度和時(shí)間的不一致,形成溫差,就會(huì )導致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應力,即熱應力。在熱應力的作用下,由于表層開(kāi)始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當冷卻結束時(shí),由于心部然后冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。即在熱應力的作用下后期使工件表層受壓而心部受拉。這種現象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過(guò)程中在熱應力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大,然后形成的殘余應力就愈大。另一方面鋼在熱處理過(guò)程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時(shí),因比容的增大會(huì )伴隨工件體積的膨脹,工件各部位先后相變,造成體積長(cháng)大不一致而產(chǎn)生組織應力。組織應力變化的后期結果是表層受拉應力,心部受壓應力,恰好與熱應力相反。組織應力的大小與工件在馬氏體相變區的冷卻速度,形狀,材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。合金鋼管有良好的抗高溫氧化及組織穩定性,較高的高溫強度。但它的可焊性較差,淬硬傾向大,焊接過(guò)程中焊縫及熱影響區可能出現如下一些問(wèn)題:

(1)焊后在焊縫及熱影響區出現硬而脆的淬硬組織,若再的較大內應力存在,就會(huì )出現冷裂紋,韌性、塑性降低。

(2)具有出現弧坑裂紋的傾向。

(3)某些合金元素,具有焊接再熱裂紋傾向,尤以含釩、含硼的鋼種為甚。

為了避免和消除上述缺陷,合金鋼管需要焊前預熱,焊后熱處理。焊前預熱的主目的是改善材料的可焊性。在加熱并保持相應溫度的過(guò)程中可以降低焊接接頭區域的溫差,使熱影響區的淬硬傾向減弱。在焊接過(guò)程中有利于氫氣的逸出,降低焊縫中的氫含量,防止冷裂紋的產(chǎn)生,改善焊接接頭的塑性及韌性。焊后熱處理的方法一般是高溫回火,其主要目地是:消除或減少在焊接過(guò)程中所產(chǎn)生的內應力,防止焊縫和熱影響區產(chǎn)生裂紋。改善焊縫和熱影響區的機械性能,即提高其塑性及韌性,改善硬脆傾向。改善焊縫和熱影響區的金相組織。一般碳素鋼的焊接性能好,焊接時(shí)可不必預熱與熱處理。但對于含碳量高、剛度大的焊件,由于焊后殘余應力大,也需預熱及熱處理,如壁厚于三十毫米的碳鋼管。


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