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    關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生。只不過熱應力在組織轉變以前就已經產生了,而組織應力則是在組織轉變過程中產生的,在整個冷卻過程中,熱應力與組織應力綜合作用的結果,就是工件中實際存在的應力。這兩種應力綜合作用的結果是十分復雜的,受著許多因素的影響,如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發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,材料的化學成分等因素有關。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,焊接過程中焊縫及熱影響區可能出現如下一些問題:

    (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生的內應力,防止焊縫和熱影響區產生裂紋。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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