焊接的预热温度
http://www.weld21.com 2020-11-23 09:38 来源:錘鍜

  题记:
  问:对于冬季施工时的环境温度,不同钢种是否有具体的要求,有没有标准的出处?
  问:母材的预热温度,对于环境温度的要求有没有呢?
  问:比如低于零下20摄氏度了,仅仅预热是不可以的,焊件周围的温度也要有一定的要求吧,否则即使预热了,冷却速度还是太快。
  答:由于低温使钢材脆化,也会导致钢材的温度下降速度变快,可能产生淬硬组织。对于厚板,大拘束以及可焊性较差的钢材来说更为敏感。合理的预热可以降低冷却速度,进而有效地减少硬化和裂纹倾向。

  正文:
  关于金属(特指碳钢,下同)焊接环境,通常包括以下要求:
  风速。不同焊接方法对于允许风速的要求不同;
  相对湿度。空气相对湿度提供氢来源;
  温度。标准举例(非指定标准条款,仅作举例):
  “a”0℃以上,“b”-10℃(或其他指定温度)至0℃,“c”-10℃(或其他指定温度)以下。
  a:按照焊接工艺指定预热温度。
  b: 特殊预热温度。如:在焊接工艺指定预热温度基础上增加20℃。
  c:特殊工艺评定试验。否则禁止焊接。

  本文针对焊接预热进行描述:
  金属母材温度取决于环境温度的影响,当周围温度下降时金属母材温度随之下降,若采取热量保持的防护措施并进行合理预热至焊接接头附近温度进行合理保持时,可以进行焊接。
  造成开裂的要素包括:淬硬组织,氢含量,应力,等。其中淬硬组织的形成和氢含量在一定程度上可以通过合理的预热缓冷,合理的选材,合理的焊接工艺,规范施工,等方式进行控制。预热这一数额的由来是母材钢级,厚度,填充金属含氢量及热输入的函数。通常参考这些参数对所需要的预热温度进行考量。可能要求提高预热温度以避免裂纹的情况包括:
  根据碳当量公式可知,随着碳含量及相关合金含量的升高,金属的可焊性降低,金属的可硬化程度升高;
  焊接接头的类型。T型,十字型接头需要更高的预热温度,当热量流向增加时,其冷却速率将表现出增加。则可能导致焊缝金属和热影响区的硬度增加;
厚度增加。热量流向增加,其冷却速率将表现出增加。则可能导致焊缝金属和热影响区的硬度增加。
  坡口形式改变。开/不开坡口,单/双面坡口,影响热量流向;
  热输入较低,其冷却速率将表现出增加;
  熔敷金属中氢量增加时,氢致裂纹敏感性升高;

  结束语:
  根据传热学理论,焊接接头的热能主要为其内部的热传导及向外部的散热。在假设材料密度和材质统一的前提下,则比热容固定,热导率固定,热扩散率固定,表面散热系数固定。通过预热可有效增加温降所需时间,进而有利于氢的扩散和溢出,同时有效减少淬硬组织的形成。从而达到避免开裂的目的。

  通常情况下预热温度的下限即层间温度的下限,若出现焊接过程中的中断或焊缝较长时,应对温度进行测量并采取必要的重新升温。
  通常情况下,异种材料或者同等材料不同厚度,等工况时,预热温度取较高值。
  过高的预热温度和层间温度可能是有害的,本文未进行相关描述。
  调质钢,等特殊材料过慢的冷却可能是有害的,本文未进行相关描述。
  

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