合金钢焊接工艺中焊前预热与焊后热处理的作用探析

刘进厂 裴先峰 陈小刚

摘要：焊前预热与焊后热处理属于合金钢焊接工艺的关键环节，处理效果对焊接质量有着极大影响，尤其是对厚部件和重要零件，一旦在处理中未能达到相应要求，就易形成冷裂纹和延迟裂纹等，导致焊接质量降低，甚至影响容器使用安全性。基于此，本文从合金钢焊接工艺入手，重点分析焊前预热和焊后热处理作用。

关键词：合金钢;焊接工艺;焊前预热;焊后热处理

前言：合金钢是将一种或多种合金元素加到优质碳素结构钢中的金属。近年来，形变热处理技术、微合金钢技术和精炼技术等先进冶金技术的应用，使得合金钢材料性能和焊接质量明显提升，改善了现代合金钢焊接性。但现阶段合金钢焊接工艺在焊前预热和焊后热处理等环节中，依旧存在明显的不足，因此，必须提高对该环节重视程度，掌握合金钢焊接工艺以及焊前预热和焊后热的作用。

1合金钢焊接工艺

合金钢焊接工艺是保证合金材料生产质量的重要工艺技术，必须提升对工艺掌握，从而保证合金材料生产水平。而在进行合金材料生产中，主要从以下几方面入手。

第一，选取适合的焊接材料。根据需求合金材料的强度等级要求，确定合金钢焊接中使用的材料，促使合金钢材料强度等级，与熔敷金属保持一致。

第二，预热。采用预热处理主要是为避免出现裂纹。同时通过预热可改善接头性能。但进行预热操作也会导致劳动条件恶化，使得生产环境愈加复杂，且预热时温度过高，易造成接头性能降低。因此，实际进行焊接前，应对钢材料的结构形状、成分、厚度、刚度以及环境温度等条件进行综合分析，判断是否需要进行焊前预热。以≥6mm的12Cr1MoV厚度钢材为例，需进行焊前预热处理，并将预热温度和层间温度控制在200-300℃范围内[1]。

第三，确定焊接线能量。在对碳含量相对较低的16Mn钢和热轧钢进行焊接时，由于此类钢材脆化、淬硬和冷裂倾向偏低，使得在焊接方面对焊接线能量要求较低。对15CrMo钢进行焊接中，碳含量为0.14%，总量较低，可提升金属强度。而含有的合金元素Cr、Mo，能够发挥阻碍碳化物形核长大、推迟珠光体转变效果，利于提升钢材淬透性和钢材中奥氏体稳定性。因此，在进行焊接时应选择焊接较小焊接线能量，以此降低焊接应力，缩减焊接过热区宽度，并对晶粒进行细化处理，从而提升焊缝金属抗裂性能。

第四，后热与焊后热处理。在对12Cr1MoV钢材料焊接结束后，需要即刻进行加入焊接处理，保证将其温度控制在720-750℃范围间，确保其温度处于恒温条件，加快接头内部的氢扩散，从而防止出现延迟裂纹。若焊接结构刚性高、容器壁较厚，需要在腐蚀性和低温条件下展开相关操作时，焊接结束后应即刻进行高温回火，及时消除残余应力，并改善焊接件组织。

2焊前预热和焊后热处理作用

2.1焊前预热作用

对合金金属钢材进行预热处理，不仅可减少对焊接过程影响，而且可提升焊接稳定性，是合金钢焊接工艺中重要技术。在具体进行焊前预热中，其作用主要表现在以下方面：

一是，通过对焊接钢材进行焊前预热，利于减慢焊后冷却速度，便于焊缝金属中扩散氢溢出，能够避免产生裂缝。同时，对合金钢材进行焊前预热处理，可降低热影响区与焊缝淬硬程度，提高焊接接头抗裂效果，保证焊接质量。

二是，对焊接钢材进行焊前预热处理，利于降低焊接应力。在焊接施工中，通過对焊件进行整体和局部均匀预热，可缩减焊接区域和被焊工件间温度差，既可降低焊接应力，又可降低焊接应变速率，提升对焊接裂缝控制效果，减少焊接裂纹产生[2]。

三是，通过焊前预热，利于降低焊接结构拘束度，包括角接接头拘束度。而焊件温度会升高，裂纹发生率受温度提升影响，会呈现降低趋势。

此外，焊接过程中确定预热温度和层间温度时，不仅应对钢材和焊条化学成分进行考虑，而且还应考虑焊接方式、结构刚性和环境温度，对多方面因素进行综合分析后确定。由于钢材板厚方向和焊缝区域均匀性预热温度，与焊接应力将密切相关，应关注局部预热宽度，结合被焊工件拘束度条件，确定具体厚度，通常要求不可低于15-20cm，以此提升预热均匀性，若预热不均匀，会导致焊接应

2.2焊后热处理作用

焊后热处理对保证焊接水平和质量具有重要作用，因此，为保证合金钢工艺水平，应做好焊后热处理工作，具体工作内容主要包含三方面。

2.2.1焊后消氢处理

焊后消氢处理指的是在焊接结束后，焊缝温度未冷却至100℃以下时，对被焊工件进行低温热处理。具体进行处理中，通过要求加热到200-350℃范围，并要求温度维持时间为2-6小时。焊后消氢热处理工艺，使用中其主要作用为加快焊缝和热影响区内氢扩散速度，从而避免合金钢焊接中形成焊接裂纹，以此保证焊接质量和效果。

2.2.2焊接应力消除处理

构件焊接结束后，受温度等因素影响经常会出现焊接应力，进而影响焊接质量和效果。而导致焊接应力存在的原因，与构件拘束力、外部拘束力以及焊接中加热与冷却不均匀相关。一旦构件内部出现焊接应力，接头位置承载力会出现下降现象，易造成塑性变形，严重时甚至对构件结构造成破坏[3]。

2.2.3消应力热处理

消应力热处理指的是在焊接结束后，工件处于高温状态时，通过降低焊件屈服强度，达到松弛焊接应力效果。而在具体消除应力环节中，常用方式包含两种：一种是，对焊件进行整体高温回火，将焊件整体放置于加热炉中，促使其缓慢升至特定温度，并保证其温度在一段时间内维持稳定，最后进行冷却处理。另一种方式是，对局部进行高温回火。实际操作用仅对焊缝及其附近区域实施加温处理，并使其缓慢冷却，使焊接应力峰值降低，并保证应力分布平缓，从达到消除焊接应力效果。

结论：

随着冶金工艺技术发展，在各种先进技术工艺应用下，合金材料性能明显提升，在抗高压高温、耐磨损和耐腐蚀等方面具有良好性能，相应材料可被广泛应用于建筑、电力和石油化工等领域中。在合金钢焊接工艺中，焊前预热和焊后热处理直接影响着焊接质量。因此，焊接人员应加强对合金焊接工艺了解，明确焊前预热及焊后热处理工作意义，不断提高焊接水平，保证合金材料生产质量。

参考文献：

[1]陆洋.浅谈焊前预热和焊后热处理在合金钢焊接工艺中的作用[J].智能城市，2018，4（19）：170-171.

[2]杨红伟，蔡晓妍，阮小丹.预热和焊后热处理对G20Mn5/P355NL1异种钢焊接接头性能的影响[J].机械工程师，2019，000（008）：170-172.

[3]刘振，马进，陈得润.有缺陷的2.25Cr-1Mo合金钢铸件返修焊接后的局部热处理[J].铸造工程，2016，23（58）：124-125.