消除焊接应力热处理工艺守则
压力容器焊后消除应力热处理(2009年8月13日)
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2.哪些压力容器及主要受压元件需焊 后消除应力热处理？ 哪些压力容器及主要受压元件需焊 后消除应力热处理？笔者认为：应按 照GB150 10.4.1款和GB151 6.4、6.8 款（指拼接管板、管箱和浮头盖）判 定。凡符合GB150 10.4.1款和GB151 6.4、6.8款规定的压力容器及主要受 压元件均应进行焊后消除应力热处理。
果好，因此在条件具备的情况下，应 优先选用炉内整体热处理方法。
� 对于球形储罐和大型压力容器可 採
取使用现场整体消除应力热处理方法。 � 由于焊后局部消除应力热处理的效 果较炉内整体消除应力热处理差，因 而《容规》和标准对局部消除应力热 处理方法的应用作出了较为明确的限 制。目前局部消除应力热处理只限应 用于B、C、D类焊接接头以及球形封头 与园筒连接的A类焊接接头。
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� GB/T9452－2003“热处理炉有效加热区
测定方法”等安全技术规范和标准之中。 因而在使用过程中出现了理解上的不 一致和偏差。为了满足钢制压力容器 焊后消除应力热处理的要求，保证钢 制压力容器的安全质量，本文将重点 讨论钢制压力容器焊后消除应力热处 理中常见的一些问题，并就此提出笔 者的认识和看法。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵபைடு நூலகம்
≤2 ≤4 ≤5 ≤6 ≤8 ≤10
（1）允许用修改量程的方法提高分辨力。
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JB/T10175规定：热处理炉的每个加热区至 少有两支热电偶，一支接记录仪表，另一 支接控温仪表，安放在有效加热区内，其 中一个仪表应具有报警功能。 每台热处理炉必须定期检测有效加热 区，检测周期见表3，检测方法按GB/T9452 的规定，其保温精度应符合表2要求。应在 明显位置悬挂带有有效加热区示意图的检 验合格证。热处理炉只能在有效加热区检 验合格证规定的有效期内使用。
焊接残余应力的消除方法
焊接残余应力的消除方法焊接残余应力是焊接技术带来的一个几乎无法避免的缺陷，其危害众所周知。
当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时，还需设法消除焊接残余应力，改善焊接接头的塑性和韧性，以提高焊件结构性能。
一、焊接的应力与应变：在接过程中，由于焊接件产生温度梯度，接头组织和性能的不均匀，就会在焊件内产生应力和应变。
焊后残留在焊件内的焊接应力就是焊接残余应力，它是没有外载荷作用时就存在的应力。
二、焊接残余应力的危害：焊接残余应力与外载荷产生的应力叠加，局部区域应力过高，使结构承载能力下降，引起裂纹和变形，使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。
变形过大会因无法矫形而报废甚至导致结构失效。
三、减少焊接残余应力和变形的措施：①设计②焊接工艺如：尽量减少焊接接头数量相邻焊缝间应保持足够的间距尽可能避免交叉，避免出现十字焊缝焊缝不要布置在高应力区焊前预热等等四、焊后残余应力的消除方法消除焊接残余应力的方法有：热处理、锤击、振动法和预载法等。
1、热处理消除法焊后热处理是一种消除焊接残余应力常用的方法。
工程上我们主要用退火处理，火温度越高、保温时间越长，消除焊接残余应力的效果就越好。
但是温度过高，使工件表面氧化比较严重，组织可能发生转变，影响工件的使用性能，存在弊端。
蠕变应力松弛理论为热处理消除焊接残余应力提供了另一条思路，工件在较低温度时会发生蠕变，材料内部的残余应力会因应力松弛而得到释放，只要保温时间足够长，理论上残余应力可完全消除。
在低温消除焊接残余应力时，材料的组织和性能变化甚微，几乎不影响材料的使用性能，而且低温处理材料表面的氧化和脱碳也比较小，这就可以在材料的力学性能和组织基本不变的情况下达到降低材料焊接残余应力的目的。
2、锤击消除法焊后采用带小圆头面的手锤锤击焊缝及近缝区，使焊缝及近缝区的金属得到延展变形，用来补偿或抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，使焊接残余应力降低。
锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击力量过大造成加工硬化或将焊缝锤裂。
电焊操作中如何进行消除应力和纠正变形
电焊操作中如何进行消除应力和纠正变形电焊是一种常见的金属连接方法，但在焊接过程中，往往会产生应力和变形。
这些问题如果不及时消除和纠正，会对焊接件的质量和性能造成不良影响。
因此，掌握消除应力和纠正变形的方法是电焊操作中的重要技能。
一、应力的产生和影响在电焊过程中，由于高温和冷却速度的不均匀，焊接件会发生热胀冷缩现象，导致应力的产生。
这些应力会引起焊接件的变形，甚至会导致裂纹和变形不可逆的情况。
应力的产生主要有两种情况，一是焊接过程中的热应力，二是焊接后的残余应力。
热应力主要是由于焊接过程中焊缝和母材的温度差异引起的，而残余应力则是由于焊接完成后焊接件冷却过程中产生的。
应力对焊接件的影响是多方面的。
首先，应力会导致焊接件的变形，使其失去设计要求的形状和尺寸。
其次，应力会降低焊接件的强度和韧性，增加了断裂的风险。
此外，应力还会引起焊接件的应力腐蚀和应力开裂等问题，严重影响焊接件的使用寿命。
二、消除应力的方法为了消除焊接过程中产生的应力，可以采取以下几种方法。
1. 预热和后热处理：通过提前加热焊接件和焊缝，使其温度均匀，减少热应力的产生。
而后热处理则是在焊接完成后，对焊接件进行再次加热和冷却，以减少残余应力。
2. 适当调整焊接顺序：对于大型焊接件，可以将焊接分为多个工序进行，以减少热应力和残余应力的积累。
先焊接低应力区域，再焊接高应力区域，有助于平衡应力的分布。
3. 控制焊接参数：合理控制焊接电流、电压和焊接速度等参数，可以减少焊接过程中的热应力。
同时，选择合适的焊接材料和焊接方法，也可以降低应力的产生。
三、纠正变形的方法焊接过程中产生的变形是一个常见的问题，但也可以通过以下方法进行纠正。
1. 机械纠正：利用机械手段对焊接件进行调整，恢复其原本的形状和尺寸。
常用的机械纠正方法包括冷弯、热弯和压力纠正等。
2. 热处理：通过再次加热和冷却焊接件，使其发生形状改变，从而纠正焊接过程中的变形。
常用的热处理方法包括局部加热、整体加热和局部冷却等。
(完整)热处理工艺守则
一、热处理代号和材料标注方法（一）热处理代号1. 适用于结构钢和铸件代号：0—自然状态1—正火(或正火+回火)2—退火3—精锻+回火（如精锻或精辊叶片在精锻后只需高温回火）4—淬硬5—调质6—化学热处理（渗碳或氮化）7—除应力（包括活塞环定型处理)9—表面淬火或局部淬火2.适用铸造有色金属和奥氏体钢的代号：0—原始状态1—再结晶退火T—除应力退火T1-人工时效T4—淬火（固溶处理）T5—淬火和不完全时效T6-淬火和完全时效（固溶处理和完全时效到最高硬度）3.压力加工有色金属代号：0—原始状态M—退火C-淬火CZ—淬火和自然时效CS-淬火和人工时效（二）材料的标注方法：1.零件的材料或毛坯（包括铸锻件）如不作任何处理，也不作机械性能检查，则只标材料牌号（其热处理代号“0”在图纸上不标注）如：A3,20，35，ZQSn6—6-3。
2.零件的材料或毛坯在热处理后，不作硬度及机械性能检查者则只标注材料牌号和热处理代号：如:45-1,若有几种热处理，可用热处理代号按工艺路线顺序逐项填写：如:15CrMoA-1+7。
3.有些材料的技术条件，有几种检查组别,但强度等级只有一种或可按材料截面尺寸来决定强度等级，只注明材料牌号，热处理代号和检查组别:如：45—5（Ⅱ) 35CrMoA—5（Ⅱ）4.有些材料的技术条件，有几种组别，在同一热处理状态中有不同的强度等级,则注明材料牌号、热处理代号强度等级和检查组别，不需要规定检查组别时，检查组别可省略。
25Cr2MoVA-5 25Cr2MoVA-5如：735—Ⅲ 7355。
有些零件或者是比较重要或者是技术要求比较复杂，用上述标注方法不能说明全部要求者，则应注明标准号，在同一热处理状态中有不同的强度级别时，还应注明强度级别。
35CrMoA-5 35CrMoA-5如：Q/CCF M 3003-2003 590×Q/CCF M 3003—20036。
大锻件如叶轮、铸造轴、整体转子等的材料标注方法钢号锻件级别×标准编号7。
焊接的应力如何消除
焊接的应力如何消除
一、减小焊接残余应力的措施
一般来说,可以从设计和工艺两方面着手：
1．设计措施：
①尽可能减少焊缝数量；②合理布置焊缝；③采用刚性较小的接头形式; 2．工艺措施：
（1）采用合理的装配和焊接顺序及方向①钢板拼接焊缝的焊接；②同时存在收缩量大和收缩量小的焊缝时,应先焊收缩量大的焊缝；③对工作时受力较大的焊缝应先焊；④平面交叉焊缝的焊接;
（2）缩小焊接区与结构整体之间的温差预热法、冷焊法
（3）加热“减应区”法
（4）降低接头局部的拘束度
5锤击焊缝
二、消除焊接残余应力的方法：
1．热处理法热处理法是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变现象来达到松驰焊接残余应力的目的,同时热处理还可以改善接头的性能; 1整体热处理整体炉内热处理、整体腔内热处理整体加热热处理消除残余应力的效果取决于热处理温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围;保温时间根据板厚确定,一般按每毫米板厚1~2 min
计算,但最短不小于30 min,最长不超过3h; 碳钢及中、低合金钢：加热温度为580~680℃；铸铁：加热温度为600~650℃; 2局部热处理局部热处理只能降低残余应力峰值,不能完全消除残余应力;加热方法有电阻炉加热、火焰加热、感应加热、远红外加热等,消除应力效果与加热区的范围、温度分布有关;
2．加载法加载法就是通过不同方式在构件上施加一定的拉伸应力,使焊缝及其附近产生拉伸塑性变形,与焊接时在焊缝及其附近所产生的压缩塑性变形相互抵消一部分,达到松驰应力的目的;
1机械拉伸法 2温差拉伸法 3振动法。
控制和消除焊接应力的措施及方法
ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ2012 03120实践与探索E xploration控制和消除焊接应力的措施及方法文/鲁兆鹏一、控制焊接应力的措施焊接以后留下一定的残余应力是不可避免的，但是可以通过恰当的工艺措施给予一定程度的控制和调节，使应力值尽可能减小，分布尽可能合理。
焊接应力是由于焊后收缩受到制约造成的，制约越严重，内应力也就越大。
因此，控制内应力的方法虽有多种，但基本原则只有一个，就是缓和对焊缝收缩的制约。
通常采用的工艺措施有以下几种。
１．采用合理的焊接次序 所谓合理的焊接次序，主要是应该尽量使焊缝能比较自由地收缩，特别是那些收缩比较大、残余应力比较大的焊缝。
图1是拼接工字梁的情况。
这时应事先留出一段翼板——腹板角焊缝3，先焊接受力最大的翼板对接焊缝l，然后再焊接腹板对接焊缝2，最后焊满角焊缝3。
这种焊接次序可以使翼板的对接焊缝预先受压应力，而腹板对接缝受拉应力。
角焊缝留在最后焊可以保证腹板有一定的收缩余地，同时也有利于在翼板对接焊时采取反变形措施以防止角变形。
实验证明，这样焊成的梁的疲劳强度比先焊腹板的梁高出30％。
图1 工字梁拼接２．预热法焊接温差越大，残余应力越大，同时从组织转变来说，冷却速度越快组织应力也越大。
预热可以达到减小温差和减慢冷却速度的目的，从而减小焊接应力。
焊件是否需要预热，主要是从钢材的化学成分、厚度和结构刚度等方面来考虑，而预热温度的选择则主要是根据钢材的化学成分来确定。
一般来说，钢材含合金元素越多，越容易形成淬硬组织；而合金元素含量越多的钢材，就越需要预热，同时预热温度也偏高。
钢板越厚越要求预热。
因为钢板越厚散热越快，冷却越快，就越需要通过预热来减慢冷却速度。
所以对一些含合金元素较低的钢种不需要预热，但钢材若具有一定厚度时就要增加一道预热工序。
刚度越大的结构，越需要预热。
因为结构的刚度越大，焊缝收缩所受到的制约也越大，应力就越大，所以需要通过预热来降低焊接应力。
３．同步收缩法焊缝（确切地说是有效区段）的收缩因受到旁边冷金属的牵制而形成拉应力，也就是说，有效区段旁边的较冷的金属不允许它收缩，从而形成较大的应力。
焊接结构件消除内应力退火工艺守则
焊接结构件消除内应力退火工艺守则1 范围1.1 本守则适应于碳素（合金）结构钢制造的电机、电器、机械等产品的焊接结构件的退火。
退火可以降低硬度，便于切削加工，还能使钢的品粒细化，以及消除内应力，并为下一步工序作准备。
1.2 焊接结构件的退火，是因为构件在制造过程中，产生了残余内应力。
将会使在机械加工后，引起变形，从而对产品的加工尺寸和装配带来不利的影响。
在个别情况下的退火，是为了避免焊接后机械强度的降低。
必须经过退火，消除其内应力的有：1.2.1 拼合的和有断面的焊接结构件，以及不对称形状的和尺寸长、刚性小，且受单向机械加工的零件：1.2.2 在大的动负荷条件下工作的焊接件：1.2.3 特殊的与工艺要求的构件。
注：一般的须经过退火的焊接零件，均应在图样上的技术要求中予以说明。
2 设备2.1 320KW方井式电阻炉2.1.1 炉体及相关的辅助设备与工具。
2.1.2 控制系统2.1.3 技术说明书。
2.1.3.1 320KW方井式电阻炉操作说明书。
2.1.3.2 320KW炉温控制系统操作说明书。
2.1.3.3 EH.SERIES中型打点式长图记录报警仪使用操作说明书。
3 准备工作3.1 将准备退火的工件，运至炉旁，并均具有检查合格证，无合格证者，不得入炉退火。
3.2 检查工件的外形尺寸，是否年装炉。
3.3 将退火用的设计资料与工艺文件准备齐。
3.4 对设备进行检查、电气线路、冷却水路、炉内状况、周围环境。
3.5 装炉时，垫平工件用的垫块准备齐全。
4 装炉要求4.1 工件下面应予以垫平或垂直。
4.2 工件离炉底、炉壁及工件之间的距离不得小于100㎜。
4.3 工件不能相互叠放。
4.4 工件应选择热状态变形最小的位置放置，如半环之类的结构件，开口不得向上。
4.5 材厚相差悬殊的结构件，不得混合装炉退火。
5 退火规范5.1 开炉（盖盖）后，慢慢升温，2h内，升温到400℃以下；2h后，以每小时100℃的速度，加热到640℃～660℃，并保持炉内在加热过程中，各区的温度差不大于20℃。
减小或消除焊接残余应力的措施
减小或消除焊接残余应力的措施焊接残余应力是指焊接工艺中产生的一种内应力，它是由于瞬间加热和冷却引起的材料体积变化不均匀而产生的。
焊接残余应力可能会导致焊接件变形、裂纹、疲劳等问题，因此减小或消除焊接残余应力是非常重要的。
下面将介绍几种常用的措施。
1. 合理设计焊接结构焊接残余应力的产生与焊接结构的设计有关，因此合理的焊接结构设计是减小或消除焊接残余应力的基础。
在设计焊接结构时，应避免出现大的焊缝长度、焊缝尺寸和焊缝间距，尽量采用对称结构和简化结构，减少焊接接头数量和长度。
此外，合理选择焊接方法和工艺参数也可以减小焊接残余应力。
2. 控制焊接热输入量焊接热输入量是指焊接过程中所输入的热量，它对焊接残余应力的大小有着重要影响。
当焊接热输入量过大时，会加剧焊接残余应力的产生。
因此，在焊接过程中应控制焊接热输入量，采用适当的焊接电流和焊接速度，避免过热和过快的焊接。
3. 采用适当的预热和后热处理预热是指在焊接之前对焊接材料进行加热处理，以提高其温度，从而减小焊接残余应力的产生。
预热可以使材料的温度均匀分布，减少焊接过程中的温度梯度，从而减小焊接残余应力。
后热处理是指在焊接完成后对焊接件进行加热或冷却处理，以消除残余应力。
预热和后热处理的温度和时间应根据具体材料和焊接工艺参数进行合理选择。
4. 采用适当的填充材料和焊接方法填充材料的选择和焊接方法的应用也对焊接残余应力的大小有着重要影响。
合适的填充材料可以改变焊接材料的熔化温度和热导率，从而减小焊接残余应力的产生。
而选择适当的焊接方法，如脉冲焊接、激光焊接等，也可以减小焊接残余应力。
5. 控制焊接过程中的冷却速率焊接过程中的冷却速率也会影响焊接残余应力的大小。
当冷却速率过快时，焊接件表面和内部的温度差异会增大，从而加剧焊接残余应力的产生。
因此，在焊接过程中应控制冷却速率，避免过快的冷却。
减小或消除焊接残余应力是焊接工艺中非常重要的一项任务。
通过合理设计焊接结构、控制焊接热输入量、采用适当的预热和后热处理、选择合适的填充材料和焊接方法，以及控制焊接过程中的冷却速率，可以有效地减小或消除焊接残余应力，提高焊接件的质量和可靠性。
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消除焊接应力热处理工艺守则
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1总则
1.1本守则适用于本公司碳素钢及低合金钢压力容器及受压元件的焊后热处理。
1.2本守则规定了钢制压力容器热处理通用工艺要求，具体实施应按图纸设计的要求和专业工艺文件的规定执行。
2要求
2.1人员及职责
2.1.1 热处理操作人员应经培训、考核合格，取得上岗证，方可进行焊后热处理操作。
2.1.2 焊后热处理工艺由热处理工艺员编制，热处理责任工程师审核。
2.1.3 热处理操作人员应严格按照焊后热处理工艺进行操作，并认真填写原始操作记录。
2.2 设备及装置
2.2.1能满足焊后热处理工艺要求；
2.2.2在焊后热处理过程中，对被加热件无有害的影响；
2.2.3 能保证被加热件加热部分均匀热透；
2.2.4能够准确地测量和控制温度；
2.2.5在整个热处理过程中应当连续记录；
2.2.7被加热件经焊后热处理之后，其变形能满足设计及使用要求。
3焊后热处理方法
3.1炉内热处理
3.1.1 焊后热处理应优先采用在炉内加热的方法，其热处理炉应满足GB9452的有关规定。
3.1.2 被加热件应整齐地安置于炉内的有效加热区内，并保证炉内热量均匀、流通。
在火焰炉内热处理时应避免火焰直接喷射到工件上。
3.1.3为了防止拘束应力及变形，对薄壁大直径容器，内部应加支撑。
卧式容器底部应放鞍式支座，支座间距不大于2米且底部应垫平。
3.2分段热处理
焊后热处理允许在炉内分段进行。
对于超出炉子长度需要分段热处理的大件，其重复加热长度应不小于1.5米；露在炉外靠近炉门处应采取合适的保温措施，保温长度不得小于1米。
3.3炉外热处理
产品整体炉外热处理热处理时，在满足2.2的基础上，还应注意：
a）考虑气候变化，以及停电等因素对热处理带来的不利影响及应急措施；
b）应采取必要的措施，保证被加热件温度的均匀稳定，避免被加热件、支撑结构、底座等因热胀冷缩而产生拘束应力及变形
3.4局部热处理
3.4.1 B、C、D类焊接接头，球形封头与圆筒相连的A类焊接接头以及缺陷焊补部位，允许采用局部热处理方法。
3.4.2局部热处理时，焊缝每侧加热宽度不小于钢材厚度δs的2倍（δs为焊接接头处钢材厚度）；接管与壳体相焊时加热宽度不得小于钢材厚度δs的6倍。
3.4.3靠近加热区的部位应采取保温措施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能。
4热处理工艺规范
4.1工件装炉温度和出炉温度应低于400℃。
但对厚度差较大、结构复杂、尺寸稳定性要求较高、残余应力值要求较低的被加热件，其入炉或出炉时的炉内温度一般不宜超过300℃。
4.2 焊件升温至400℃后，加热区升温速度不得超过（5000/δs）℃/h，且不得超过200℃/h，最小可为50℃/h。
4.3 升温时，加热区内任意5000mm长度内的温差不得大于120℃。
4.4 保温时，加热区内最高与最低温度之差不宜超过65℃。
4.5 升温保温期间，应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。
4.6 炉温高于400℃时，加热区降温速度不得超过（6500/δs）℃/h，且不得超过260℃/h，最小可为50℃/h.
4.7 焊件按出炉温度出炉后应在静止空气中继续冷却。
4.8 常用钢号推荐的焊后热处理保温温度和保温时间见表1
表1常用钢号焊后热处理规范
V加——加热速度（℃/h）
V冷——冷却速度（℃/h）
δS —焊接接头处钢材的较大厚度（mm）
4.9当碳素钢、强度型低合金钢焊后热处理温度低于表1规定温度的下限值时，最短保温时间按表2进行。
表2焊后热处理温度低于规定值的保温时间
4.10不同钢号相焊时，焊后热处理规范按温度较高的钢号执行，但温度不应超过两者任一钢号的下临界点AC1。
4.11非受压元件与受压元件相焊时，应按受压元件的焊后热处理规范执行。
4.12对有再热裂纹倾向的钢，在焊后热处理时应注意防止产生再热裂纹。
5质量记录
热处理温度—时间曲线自动记录
热处理原始记录
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