锅炉压力容器常用钢材焊后热处理规范各参数的确定
摘 要：焊后热处理是焊制承压设备的一项重要工艺和环节。焊后热处理是指焊制后，为消除焊接残余应力，改善焊接接头的组织和性能，将焊件均匀加热到金属相变点以下的某个温度值（或区间），并保持一定的时间，然后均匀冷却的过程。这里所述的温度值、时间是指焊后热处理规范参数中的保温温度和保温时间。确定保温温度和保温时间是制定焊后热处理工艺的关键所在。GB/T30583-2014《承压设备焊后热处理规程》原则上对焊后热处理保温温度和保温时间给予规定，我们应该认真执行。焊后热处理工艺规程是一个专业性和实践性非常强的技术文件，工艺人员应根据各钢材的特性，结合设计文件、制造工艺和质量管理情况来拟定焊后热处理工艺规程。本人就此谈一点自己的看法。
关键词：锅炉 压力容器 钢材 参数
中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）10-0202-02 一、问题提出
1.焊接对接接头的组织和性能影响
焊接是焊件在局部区域受高温热源和局部约束应力共同作用下，经过加热和冷却形成焊接接头。由于焊接时加热
温度很高，加热和冷却速度很大（4～100℃/s），焊接接头各个位置经受非常不均匀加热和冷却过程，使焊接接头中存在焊接残余应力，焊缝区和热影响区化学成分、金相组织都有很大变化，与母材相比均有不同程度降低。为了满足承压设备安全使用，改善焊接接头组织和性能，需采用焊后热处理工艺。
2.焊后热处理主要作用
焊后热处理是改善焊接接头使用性能的有效工艺措施，其主要作用如下：
2.1消除残余应力；2.2提高抵抗应力腐 蚀的能力；2.3 改善组织并提高其稳定性；2.4提高冲击韧性、强度和抗蠕变性能；
2.5降低焊接接头的硬度。
二、影响焊后热处理效果的主要参数 1.焊后热处理的保温温度的影响 1.1保温温度对消除残余应力的影响
钢材在不同温度下具有不同的屈服强度值，一般情况下，钢材屈服强度值随着温度的升高而降低。在某一?囟认拢?残余应力高于钢材屈服强度值时，焊接接头会产生塑性变形而松弛使残余应力降低。为了使残余应力降低到一定程度（一般认为降低80%～90%），需对焊件加热到一定温度，使焊接接头金属的屈服强度值降低到某一值时，焊接接头金属
才能产生一定的塑性变形，从而获得消除残余应力的效果。是焊后热处理最关键工艺参数，对焊后热处理的效果影响最大。
1.2保温温度对降低焊接接头中氢含量的影响 钢材在不同温度下对氢的溶解度不同，一般情况下，氢在钢材中的溶解度随着温度的上升而增大，当温度在200℃以上时，氢在钢中大大活跃起来，从钢材中逸出，使钢中扩散氢含量降低。因此，焊后热处理的保温温度达到某一值时，才能使焊接接头中的扩散氢加速逸出，从而降低氢含量，防止产生冷裂纹。
1.3保温温度对恢复钢材性能的影响
因冷加工产生塑性变形会使金属晶粒破碎、拉长、压扁而产生畸变，从而使钢材强度、硬度增高，塑性和韧性降低。为了恢复钢材的性能，应将钢材加热至某一温度（一般加热到450℃以上），在该温度下，晶粒将产生再结晶，如此，钢材的性能得以恢复。
1.4保温温度对改善焊接接头的组织和性能的影响 马氏体转变区（低温转变区）
马氏体是碳、合金元素在α-Fe 中的过饱和固溶体。当钢高温奥氏体化后，若快速冷却至马氏体点（Ms）以下时，由于γ-Fe在低温下结构不稳定，便转变为α-Fe；但冷却速度过快，钢中的碳、合金元素来不及扩散，保留了高温时奥
氏体的成分。马氏体处于亚稳定状态，由于碳、合金元素在α-Fe中过饱和，使α-Fe的体心立方晶格发生畸变，形成了体心正方晶格。马氏体具备很高的硬度（约为640～760HBW），很脆，冲击韧度低，断面收缩率和断后伸长率几乎等于零。由于过饱和碳合金元素使马氏体晶格畸变，因此马氏体的比体积较奥氏体大，钢中马氏体形成时产生很大的相变应力。
贝氏体转变去区【中温转变区：指Ms（230℃～550℃）温度区间】
Ms（230℃～350℃）温度区间，马氏体受热开始分解析出渗碳体，析出速度较慢，数量不多，析出渗碳体以细小颗粒状分布于针状铁素体内部，显微镜下的形貌呈针状，错位密度大，碳化物分布均匀，具有较好的综合力学性能。 350℃～550℃温度区间：钢的组织是渗碳体分布于条状铁素体之间，显微镜下形貌呈羽毛状，称为羽毛状贝氏体，也称为上贝氏体，其强度和韧性等力学性能都较差。 珠光体转变区（高温转变区，指550℃～A1以下温度区间）
钢在珠光体转变区时，由于加热温度高，碳、合金元素活动能力较强，能充分形成渗碳体，同时形成铁素体和渗碳体的机械混合物-珠光体。渗碳体以层状分布在铁素体基体上，转变温度不同，铁素体与渗碳体片层厚度不同。
综上所述，焊后热处理保温温度对消除残余应力、降低焊接接头中的扩散氢含量，改善焊接接头的组织和性能其决定性作用。
2.焊后热处理保温时间的影响
2.1在焊后热处理过程中，焊件由于有厚度，其表面和内部温度要达到均匀需要一段时间。焊件由于结构原因，外部部件和内部部件温度达到均匀同样需要一个时间段。当焊件厚度较大或结构较复杂，由于在加热时存在温差，会造成焊件内部存在较大温差应力，为了使温差应力降低到可接受程度，防止产生裂纹和造成过大残余变形，因此亦需延长加热和保温时间。总之，焊后热处理时必须设定充足的均温时间。
2.2碳钢、低合金钢的C曲线显示，焊件加热到某一温度值后，组织转变分为三个时间段：A、孕育时间段；B、组织转变时间段；C、转变结束时间段。由钢的C曲线可知，保温温度不同，三个时间段值均不相同。在曲线的“鼻尖”（大约550℃）附近时，孕育时间段和组织转变时间段最短。温度的升高或降低其孕育时间段和组织转变时间段将增长。为了获得理想的组织和性能，焊后热处理保温温度确定后需要确定最短保温时间以满足其组织充分转变的需要，否则，时间短，组织转变不充分，就难以获得理想的组织和性能。 2.3焊接接头在焊后热处理保温温度和残余应力共同作用下，