關(guān)于合金鋼管的捍接熱處理工藝

 實踐證明，任何工件在熱處理過程中，包括合金鋼管，只要有相變，熱應力和組織應力都會發(fā)生。只不過熱應力在組織轉(zhuǎn)變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了，而組織應力則是在組織轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的，在整個冷卻過程中，熱應力與組織應力綜合作用的結(jié)果，就是工件中實際存在的應力。這兩種應力綜合作用的結(jié)果是十分復雜的，受著許多因素的影響，如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發(fā)展過程來說只有兩種類型，即熱應力和組織應力，作用方向相反時二者抵消，作用方向相同時二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加，兩個應力應有一個占主導因素，熱應力占主導地位時的作用結(jié)果是工件心部受拉，表面受壓。組織應力占主導地位時的作用結(jié)果是工件心部受壓表面受拉。

合金鋼管在加熱和冷卻過程中，由于表層和心部的冷卻速度和時間的不一致，形成溫差，就會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，由于表層開始溫度低于心部，收縮也大于心部而使心部受拉，當冷卻結(jié)束時，由于心部然后冷卻體積收縮不能自由進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(xiàn)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程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時，因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹，工件各部位先后相變，造成體積長大不一致而產(chǎn)生組織應力。組織應力變化的后期結(jié)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(qū)的冷卻速度，形狀，材料的化學成分等因素有關(guān)。合金鋼管有良好的抗高溫氧化及組織穩(wěn)定性，較高的高溫強度。但它的可焊性較差，淬硬傾向大，焊接過程中焊縫及熱影響區(qū)可能出現(xiàn)如下一些問題：

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

（2）具有出現(xiàn)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程中可以降低焊接接頭區(qū)域的溫差，使熱影響區(qū)的淬硬傾向減弱。在焊接過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程中所產(chǎn)生的內(nèi)應力，防止焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋。改善焊縫和熱影響區(qū)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(qū)的金相組織。一般碳素鋼的焊接性能好，焊接時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。