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焊接預(yù)熱的常識(shí)你知道嗎？

發(fā)布時(shí)間：2024-07-10 瀏覽次數(shù)：36848次

人們通常認(rèn)為預(yù)熱是一件普通的事情。它包括將待焊件在焊接之前以及焊接過(guò)程中加熱到高于環(huán)境的某個(gè)溫度?，F(xiàn)代規(guī)范通?；诓牧弦髮?shí)施預(yù)熱至某一等級(jí)（level）。本文將詳細(xì)說(shuō)明預(yù)熱的要求、作用以及不恰當(dāng)實(shí)施的種種做法。


一、預(yù)熱的作用

預(yù)熱包括將待焊件在焊接之前以及焊接過(guò)程中加熱到高于環(huán)境的某個(gè)溫度。構(gòu)造和施工規(guī)范常 常規(guī)定預(yù)熱。然而，在某些條件下，可以采用其他可替代的方法來(lái)代替預(yù)熱。無(wú)論預(yù)熱是否需要，預(yù)熱都可以起到下述綜合的作用：·降低焊縫與相鄰母材中的收縮應(yīng)力，特別是高拘束焊接接頭。·降低臨界溫度范圍的冷卻速度，從而避免焊縫和熱影響區(qū)（HAZ）過(guò)度硬化和延展性降低。·降低 400°F 溫度范圍的冷卻速度，讓氫有更多的時(shí)間從焊縫和臨近母材中逸出，以避免氫致裂紋。·清除污染物。


二、預(yù)熱的方法

除了標(biāo)準(zhǔn)的最低要求外，預(yù)熱總量可以通過(guò)以下一個(gè)或多個(gè)方法確定：·計(jì)算器·碳當(dāng)量評(píng)估·開(kāi)裂參數(shù)評(píng)估·火花試驗(yàn)評(píng)估·經(jīng)驗(yàn)評(píng)估常常要根據(jù)不同的坡口形狀和拘束條件來(lái)確定預(yù)熱溫度范圍。雖然很多規(guī)范都規(guī)定了最低預(yù)熱溫度，但很可能是：某些情況下低得多的溫度就足夠了，而在其他情況下則需要高得多的溫度。

1.計(jì)算器在歷史進(jìn)程中可以得到各種各樣的“預(yù)熱計(jì)算器”。大部分為直線形的和圓形的，它們根據(jù)母材和厚度而預(yù)測(cè)預(yù)熱溫度。
2.碳當(dāng)量碳當(dāng)量（CE）可以用作確定預(yù)熱的實(shí)際必要性和預(yù)熱等級(jí)的方法。碳當(dāng)量計(jì)算公式如下：

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當(dāng) CE > 0.5%，考慮到延遲裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)將最終的無(wú)損檢查（NDE）至少延遲24小時(shí)。
3.開(kāi)裂參數(shù)當(dāng)碳含量≤0.17（重量百分比），或涉及到高強(qiáng)鋼時(shí)，可以使用Ito & Bessyo裂紋量度參數(shù) （Pcm）。對(duì)于何時(shí)需要預(yù)熱，何時(shí)要強(qiáng)制預(yù)熱，以及推薦什么預(yù)熱溫度，這種方法提供了更加準(zhǔn)確的評(píng)估。公式如下：

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4.火花試驗(yàn)用火花試驗(yàn)評(píng)估碳鋼中的碳含量有數(shù)十年之久。更高含量的碳或者更細(xì)小的火花，則需要更多的預(yù)熱。本方法雖不夠精確，但確實(shí)提供了需要的預(yù)熱溫度相對(duì)等級(jí)的一種簡(jiǎn)單方法。
5.經(jīng)驗(yàn)評(píng)估根據(jù)每10個(gè)點(diǎn)的碳（重量百分比0.10%）采用的預(yù)熱溫度為100°F（50°C），這雖不夠精確，但卻是有效的方法。例如，如果碳含量為0.25%，那么，250°F（125°C）溫度也許是適當(dāng)?shù)?，或者至少以此為最低值?/span>某些情況，諸如附近有涂層或者其他元件，從而使得原建造規(guī)范規(guī)定的預(yù)熱變得不宜進(jìn)行或者操作。然而，如果焊接熱輸入接近所用的、經(jīng)評(píng)定的焊接工藝熱輸入的最 大值，那么，傳輸?shù)窖b配件的熱量可能通過(guò)熱輸入而平衡，結(jié)果導(dǎo)致受影響的母材加熱到、甚至超過(guò)最低預(yù)熱要求，從而允許放松從外部進(jìn)行預(yù)熱的實(shí)施。需要注意的是，這里使用的華氏和攝氏（°F——°C）的溫度范圍和不精確轉(zhuǎn)換。這樣做是故意為之的，因?yàn)轭A(yù)熱并非是一門精密的科學(xué)。許多情況下，不出現(xiàn)諸如要去除開(kāi)裂這樣的麻煩時(shí)，是不會(huì)持續(xù)提高預(yù)熱溫度的 。相反地，即使預(yù)熱溫度低于已在實(shí)際應(yīng)用采用了的、推薦或者規(guī)范的要求，也常常能夠成功。
三、預(yù)熱的實(shí)施
應(yīng)當(dāng)仔細(xì)控制預(yù)熱的實(shí)施工藝，以避免在執(zhí)行中使預(yù)熱被忽視。如果作了優(yōu)選，焊接方法和焊接耗材都不大會(huì)引入氫。某些工藝能夠最 大限度地減少或降低殘余應(yīng)力。應(yīng)該仔細(xì)地監(jiān)控以確保正確使用工藝方法。下面的介紹或許對(duì)成功實(shí)施這些工藝很重要。
1.焊接坡口幾何形狀與技術(shù)焊接過(guò)程中所用的技術(shù)對(duì)于收縮、產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、控制熱輸入和避免裂紋等具有顯著作用。比起長(zhǎng)焊縫，短焊縫能夠最 大限度地減少縱向收縮。當(dāng)需要減少殘余應(yīng)力時(shí)，可以采用分段退焊法或者特殊的焊接順序。控制或最小的熱輸入。應(yīng)當(dāng)采用小幅度擺動(dòng)的直線焊道，而非大幅度擺動(dòng)的焊道。
2.最 大程度減少開(kāi)裂實(shí)施合適的工藝技術(shù)，能夠最 大限度地減少或者消除弧坑裂紋和焊道裂紋。1）為了最 大限度地避免裂紋，熔敷應(yīng)使焊道呈圓截面而非薄且寬截面。2） 應(yīng)避免突然引弧或者停弧。同時(shí)結(jié)合操作方法和焊道成形技術(shù)，或通過(guò)焊接電源的電子控制，采用沿斜坡向下/向上的操作技巧。3）為了避免來(lái)自收縮和常見(jiàn)的構(gòu)造影響，應(yīng)該熔敷足夠的材料以避免裂紋。為了避免由于熔敷的焊縫金屬不足而造成開(kāi)裂，一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)（以及如許多構(gòu)造規(guī)范所要求的那樣）是至少熔敷3/8 In.(10mm) 或者坡口焊縫厚度的25%。
3.預(yù)熱方法在工廠或工地，可以用火焰（空氣-燃?xì)饣蜓?燃?xì)猓?，電阻或者電感?yīng)方法進(jìn)行預(yù)熱。除非另有規(guī)定，否則，不論采用何種方法加熱，預(yù)熱都應(yīng)均勻并遍及整個(gè)厚度。

四、預(yù)熱的監(jiān)控
有多種設(shè)備可用于測(cè)量和監(jiān)測(cè)溫度。應(yīng)當(dāng)對(duì)要被焊接的組件或工件進(jìn)行預(yù)熱，以使熱量滲透到材料中。只要有可能，這些都應(yīng)該被監(jiān)控和驗(yàn)證。在大多數(shù)應(yīng)用中，監(jiān)控表面溫度所預(yù)定的距離焊縫邊緣的距離通常 1 英寸是足夠的。會(huì)導(dǎo)致或使焊縫坡口受到污染，這樣獲取讀數(shù)的方法是不可接受的。
1.溫度指示蠟筆這些蠟筆或鉛筆狀工具被設(shè)計(jì)成在特定溫度下熔化。這可以作為一種簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)判定 是否已經(jīng)達(dá)到最低預(yù)熱溫度，即蠟筆熔化的溫度。其局限是當(dāng)部件預(yù)熱溫度高于蠟筆熔點(diǎn)時(shí)，則不能量化確定真實(shí)的預(yù)熱溫度。當(dāng)擔(dān)心溫度過(guò)高時(shí)，可采用具有不同熔點(diǎn)溫度的蠟筆。
2.電氣/電子溫度監(jiān)控對(duì)預(yù)熱和焊接操作而言，可以采用具有模擬或數(shù)字讀數(shù)的接觸高溫計(jì)或直讀熱電偶這類瞬時(shí)裝 置。所有設(shè)備應(yīng)當(dāng)進(jìn)行校準(zhǔn)，或者可以用某些方法來(lái)驗(yàn)證其測(cè)量的溫度范圍符合要求。因?yàn)樗鼈兲峁┻B續(xù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的能力，用于預(yù)熱和焊后熱處理（PWHT）這兩者的瞬時(shí)測(cè)量裝置應(yīng)采用具有圖表記錄或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的熱電偶。
3.非傳統(tǒng)監(jiān)控在確定預(yù)熱溫度是否適當(dāng)方面許多非傳統(tǒng)方法已使用了數(shù)十年之久。當(dāng)然，其中之一是將唾液或煙絲汁滴在零件上。發(fā)出的“嘶嘶”聲的量是溫度的一個(gè)指標(biāo)。雖然不精確，許多“老前輩”都曾經(jīng)采用過(guò)這種做法。另一種稍微精確的確定預(yù)熱溫度的方法是通過(guò)使用的氧-燃?xì)飧罹?。將火焰調(diào)節(jié)到高的碳化焰， 以使在需要預(yù)熱的區(qū)域積聚一層煙灰。然后，將火焰調(diào)節(jié)到中性焰并加熱煙灰區(qū)域。當(dāng)煙灰消失時(shí)，表面溫度大約超過(guò) 400°F（200℃）。確保焊件的整個(gè)厚度或焊件區(qū)域都已達(dá)到要求的預(yù)熱溫度是非常重要的，然而大多數(shù)監(jiān)測(cè)僅針對(duì)外表面而已。同時(shí)要注意的是，必須避免對(duì)母材的預(yù)熱加熱過(guò)度，尤其在采用電阻加熱或者電磁感應(yīng)加熱時(shí)?，F(xiàn)在，許多業(yè)主要求將熱電偶放置在每一個(gè)電阻加熱板或感應(yīng)線圈下面，進(jìn)行監(jiān)測(cè)以避免出現(xiàn)過(guò)熱的情況。

五、小結(jié)
不管是否需要預(yù)熱，也不論所采用的方法，預(yù)熱都可以獲得下列好處：減少在焊縫和相鄰母材中的收縮應(yīng)力，特別對(duì)高拘束的接頭；使通過(guò)臨界溫度范圍的冷卻速度更慢，以防止焊縫和熱影響區(qū)（HAZ）過(guò)度硬化和延展性降低；使得在400°F（200°C）溫度范圍冷卻更慢，允許焊縫和臨近母材區(qū)的氫擴(kuò)散逸出的時(shí)間更長(zhǎng)，從而避免氫致延遲裂紋的發(fā)生；還會(huì)去除污染物。使規(guī)定的預(yù)熱溫度穿透整個(gè)母材厚度總是人們所期望的，但必須避免經(jīng)常不適當(dāng)?shù)木植款A(yù)熱可能導(dǎo)致材料損壞。











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