『CECS330:2013』钢结构焊接热处理技术规程

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『CECS330:2013』钢结构焊接热处理技术规程

2024-02-21 08:52| 来源: 网络整理| 查看: 265

钢结构焊接热处理技术规程 CECS 330:2013钢结构焊接热处理技术规程 CECS 330:20131 总则2 术语3 基本规定4 焊接热处理加热方法和设备4.1 加热方法4.2 加热设备4.3 温度测量装置4.4 焊接热处理用保温材料5 焊接热处理工艺5.1 焊接热处理工艺文件的确定5.2 预热5.3 后热5.4 焊后热处理6 焊接热处理工艺措施6.1 温度测量6.2 加热装置的定制和安装6.3 保温宽度与厚度7 焊接热处理质量检查及要求8 技术文件附录A 焊接热处理工艺卡、统计表、操作记录格式附录B 钢结构预热温度和道间温度的确定方法附录C 钢结构常用钢种的焊后热处理温度与时间本规程用词说明引用标准名录条文说明1 总则2 术语3 基本规定4 焊接热处理加热方法和设备4.1 加热方法4.2 加热设备4.3 温度测量装置4.4 焊接热处理用保温材料5 焊接热处理工艺5.1 焊接热处理工艺文件的确定5.2 预热5.3 后热5.4 焊后热处理6 焊接热处理工艺措施6.1温度测量6.2 加热装置的定制和安装6.3 保温宽度与厚度7 焊接热处理质量检查及要求8 技术文件

中国工程建设协会标准

钢结构焊接热处理技术规程

Technical specification for welding heat treatment of steel structure

CECS 330:2013

主编单位:中国电力科学研究院                 中冶建筑研究总院有限公司     批准单位:中国工程建设标准化协会 施行日期:2013年5月1日

中国工程建设标准化协会公告 第129号 关于发布《钢结构焊接热处理技术规程》的公告

    根据中国工程建设标准化协会(2006)建标协字第28号文《关于印发的通知》的要求,由中国电力科学研究院和中冶建筑研究总院有限公司等单位编制的《钢结构焊接热处理技术规程》,经本协会结构焊接专业委员会组织审查,现批准发布,编号为CECS 330:2013,自2013年5月1日起施行。

中国工程建设标准化协会 二〇一三年一月二十八日

前言

    本规程是根据中国工程建设标准化协会(2006)建标协字第28号文《关于印发的通知》的要求,由中国电力科学研究院和中冶建筑研究总院有限公司会同有关单位共同编制而成。     本规程的主要内容有:总则、术语、基本规定、焊接热处理加热方法和设备、焊接热处理工艺、焊接热处理工艺措施、焊接热处理质量检查及要求、技术文件和附录。     根据原国家计委计标[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求,现批准协会标准《钢结构焊接热处理技术规程》,编号为CECS 330:2013,推荐给工程建设、施工等使用单位及工程技术人员采用。     本规程由中国工程建设标准化协会结构焊接专业委员会(中冶建筑研究总院有限公司,地址:北京市西土城路33号,邮政编码:100088)归口管理并负责解释。在执行过程中,请各单位结合工程实践,认真总结经验,并请将意见和建议寄至解释单位。     主编单位:中国电力科学研究院              中冶建筑研究总院有限公司     参编单位:宝钢钢构有限公司              江苏沪宁钢机股份有限公司              陕西省建筑科学研究院              中冶京唐建设有限公司              浙江精工钢结构有限公司              北京首钢建设集团有限公司              浙江杭萧钢结构股份有限公司              吴江同庆科技实业有限公司     主要起草人:郭军 马德志 张友权 费新华 乔亚霞 李翠光 张宣关 严洪丽 戴为志 马志新 舒旭春 徐雪庆 曹晓春 高良 宁增根 刘春     主要审查人:杨建平 李建军 贺贤娟 李本端 蒋建敏 杨力列 郁东键 尹士安 李书本

1 总则

1.0.1 为在钢结构焊接热处理中贯彻执行国家的技术经济政策,做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,制定本规程。

1.0.2 本规程适用于工地现场采用加热方法(火焰加热、电加热)对工业与民用建筑中碳钢、低合金高强钢焊接构件制作和安装时进行的焊接热处理。

1.0.3 钢结构的焊接热处理必须遵守国家现行的节能减排、安全技术、劳动保护等有关规定。

1.0.4 钢结构焊接热处理除应执行本规程外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语

2.0.1 焊接热处理 welding heat treatment     在焊接之前、焊接过程中或焊接之后,将焊件全部或局部加热到一定的温度,保温一定的时间,然后以适当的速度冷却,以改善焊件的焊接工艺性,消除或降低焊接残余应力,改善焊接接头的金相组织和力学性能的工艺方法。焊接热处理包括预热、后热和焊后热处理。

2.0.2 预热 preheating     焊接开始前,对焊件的全部或局部进行加热的工艺措施。预热温度一般用最低值表示。

2.0.3 后热 postheating     焊接后立即对焊件的全部或局部进行加热或保温,使其缓冷的工艺措施。后热不等于焊后热处理。

2.0.4 焊后热处理 postweld heat treatment     焊接工作完成后,将焊件加热到一定的温度(材料的相变温度ACl,以下),保温一定的时间,然后缓慢冷却,以改善焊接接头的金相组织和性能,消除或降低焊接残余应力的一种焊接热处理工艺。

2.0.5 均温区 range of soak band     加热恒温过程中,焊接接头全厚度方向上温差小于或等于规定要求的被加热金属的范围。

2.0.6 保温 holding temperature     采用某种绝热材料包覆加热的焊件,减少热量散失的一种措施。

2.0.7 道间温度 inter-pass temperature     多层多道焊时,在施焊后继焊道之前,其相邻焊道应保持的温度。道间温度一般用最高值表示。

3 基本规定

3.0.1 焊接热处理操作人员和技术人员应经过专门的培训、考核,并取得相应的资格证书,持证上岗。

3.0.2 焊接工程师或焊接热处理技术人员应在充分考虑钢结构的材料、焊接材料、服役条件、焊接工艺规程及钢结构的结构特点等诸多因素的基础上,拟定焊接热处理工艺。

3.0.3 应根据构件(节点)有关的设计及制造规定、技术条件或焊接工艺评定结果,对焊接热处理的工艺予以具体规定。

3.0.4 焊接热处理工艺文件的更改必须经过审批,重要更改(如热处理方法、热处理温度、时间等)应通过验证。

3.0.5 焊接热处理作业时操作人员应穿戴必要的劳动防护用品,并防止烫伤、触电。

3.0.6 焊接热处理作业过程中,应遵守施工现场对电器设备、易燃易爆物品的安全规定,工作场所应放置灭火器材并设置高温、有电等警示牌。

3.0.7 采用电加热时,值班人员不应少于两人;采用中频以上频率感应加热时,控制室应采取屏蔽措施。拆装热处理加热装置之前必须确认已切断电源;焊接热处理工作完毕后,值班人员应检查现场,确认无引起火灾的危险后方可离开。

3.0.8 焊接热处理作业过程中,应对设备中含苯的电容采取措施,减少或降低苯污染。

3.0.9 保温材料的性能应满足工艺及环保要求。当采用硅酸铝棉制品作保温材料时,其产品质量应符合现行国家标准《绝热用硅酸铝棉及其制品》GB/T 16400的有关规定。

4 焊接热处理加热方法和设备

4.1 加热方法

4.1.1 焊接热处理应根据企业自身的设备情况、焊接热处理工艺要求、加热成本等选择合适的加热方法,可选用火焰加热法(如氧乙炔加热、高压煤油加热、天然气加热、液化石油气加热等)和电加热法(如柔性陶瓷电阻加热、远红外辐射加热、电磁感应加热等)。

4.1.2 对焊件进行焊后热处理时宜采用加热炉。使用加热炉时应符合下列规定:     1 当焊件尺寸过大,需分段进行焊后热处理时,其重叠的加热长度不应小于300mm。     2 当热源为火焰时,应保证火焰不直接冲刷被加热焊件。

4.1.3 柔性陶瓷电阻加热、远红外辐射加热、电磁感应加热宜用于对焊件进行预热、后热和焊后热处理。对具有明显尖角效应影响的焊件或厚度超过100mm的焊件,不宜采用中频电磁感应加热。

4.1.4 火焰加热方法宜用于对焊件进行预热、后热。当采用火焰加热方法对焊件进行焊后热处理时,应编制详尽的作业方案,保证加热相对均匀,并应有有效的温度控制措施。

4 焊接热处理加热方法和设备

4.1 加热方法

4.1.1 焊接热处理应根据企业自身的设备情况、焊接热处理工艺要求、加热成本等选择合适的加热方法,可选用火焰加热法(如氧乙炔加热、高压煤油加热、天然气加热、液化石油气加热等)和电加热法(如柔性陶瓷电阻加热、远红外辐射加热、电磁感应加热等)。

4.1.2 对焊件进行焊后热处理时宜采用加热炉。使用加热炉时应符合下列规定:     1 当焊件尺寸过大,需分段进行焊后热处理时,其重叠的加热长度不应小于300mm。     2 当热源为火焰时,应保证火焰不直接冲刷被加热焊件。

4.1.3 柔性陶瓷电阻加热、远红外辐射加热、电磁感应加热宜用于对焊件进行预热、后热和焊后热处理。对具有明显尖角效应影响的焊件或厚度超过100mm的焊件,不宜采用中频电磁感应加热。

4.1.4 火焰加热方法宜用于对焊件进行预热、后热。当采用火焰加热方法对焊件进行焊后热处理时,应编制详尽的作业方案,保证加热相对均匀,并应有有效的温度控制措施。

4.2 加热设备

4.2.1 焊接热处理加热设备应满足工艺要求,且参数调节灵活、方便,通用性好,运行稳定、可靠,并应满足安全要求。

4.2.2 电加热设备应配备温度测量、记录和控制装置,并能进行温度自动记录和进行全过程自动控制。设备的控温精度应在±5℃以内。对计算机温度控制系统,其显示装置也应有冷端温度自动补偿装置,显示温度应以自动记录仪显示的温度为准进行调整。当采用计算机系统记录、显示的记录曲线时,系统误差应小于0.5%。

4.2.3 当采用柔性陶瓷电阻加热器和远红外辐射加热器时,应符合下列规定:     1 柔性陶瓷电阻加热器宜用于管状焊接构件或板状焊接构件、异型焊接构件的加热。     2 柔性陶瓷电阻加热器的技术要求应符合现行行业标准《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T 819的有关规定。     3 远红外辐射加热器应符合现行国家标准《非金属基体红外辐射加热器通用技术条件》GB/T 4654的有关规定。     4 当同炉控制多根(片)加热器时,多根(片)加热器之间的电阻值的偏差值不应超过5%。

4.2.4 当采用电磁感应加热器时,应符合下列规定:     1 电磁感应加热器宜用于管状焊接构件、板状焊接构件的加热。     2 感应线圈的匝间距离应根据焊件的壁厚、拟定的加热宽度确定。     3 感应线圈应采取绝缘措施。     4 感应加热器的输出功率和频率应能自动响应,并能满足工艺要求。

4.2.5 当采用火焰加热装置时,应符合下列规定:     1 可选择与氧乙炔气体或其他可燃性液体、气体相适应的设备进行火焰加热。     2 应采用瓶(罐)或管道提供液体、气体,并应采取措施,防止回火。     3 应根据焊件的大小、拟定的加热范围选择适宜的火焰燃烧装置。     4 应配备温度测量仪器,监测焊件的温度。

4.3 温度测量装置

4.3.1 温度测量可采用接触法或非接触法测温装置。接触法测温装置宜采用热电偶、测温笔、接触式表面温度计、测温贴片等;非接触法测温装置宜采用红外测温仪、辐射式测温计等。

4.3.2 使用热电偶测温时,宜选用K分度的镍铬镍硅热电偶或镍-镍铝热电偶作为感温元件,亦可选用工业用Ⅰ级、Ⅱ级热电偶丝或铠装热电偶,其质量应分别符合国家现行标准《热电偶 第1部分:分度表》GB/T 16839.1、《热电偶 第2部分:允差》GB/T 16839.2和《工业热电偶 技术条件》JB/T 9238的有关规定。

4.3.3 由热电偶组成的测温系统应包括补偿导线、温度控制、温度记录仪表等。热电偶丝、补偿导线必须与温度显示、记录仪表型号、极性相匹配。

4.3.4 热电偶补偿导线应根据热电偶的型号和使用温度选择,与K分度热电偶相匹配的补偿导线型号可按表4.3.4确定。补偿导线的布置不应与供电线路缠绕在一起,与热电偶丝连接时应采用接线座,不宜将两根导线直接拧接在一起。补偿导线与热电偶的阿个接头以及仪表端子的两个接头必须分别处于相同的环境温度。使用补偿导线后,若冷端温度仍不稳定,应采取冷端温度补偿措施。

表4.3.4 推荐使用的补偿导线

热电偶分度号

补偿导线型号

补偿导线名称

代号

温度范围 (℃)

允许误差 (℃)

K

KX

镍镉10-镍硅3延长型导线

KX-GS

-20~100

±1.5

KCB

铜-铜镍40

0~100

 

KCA

铁-铜镍22

 

0~100

4.3.5 仪表量程宜根据焊后热处理的常用温度选择。温度控制的控温精度应在±5℃以内,冷端补偿精度应在±2℃以内。

4.3.6 焊接热处理所使用的温度检测器具,在正常使用状态下应定期做系统校验,并应在有效期内使用。维修后的检测器具,应重新校准。

4.3.7 温度控制、温度测量和记录设备等计量仪表,应经过计量部门检定合格,并应在有效期内使用。维修后的计量器具,应重新校准。

4 3.8 在条件许可的情况下,可使用标准电子电位差计或其他温度检定仪对包括补偿导线、温度控制和记录仪表在内的整套系统误差进行标定,温度设定时应扣除相应的数值。

4.4 焊接热处理用保温材料

4.4.1 焊接热处理保温材料的性能要求应符合下列规定:     1 保温材料的热阻R值不应小于0.35℃·m2/W。     2 柔性陶瓷电阻加热及远红外辐射加热用保温材料的熔融温度应高于1150℃。     3 感应加热用保温材料对电磁场应无屏蔽作用。     4 火焰加热用保温材料应干燥。

4.4.2 保温材料宜选用硅酸铝耐火纤维毯(毡)及玻璃纤维布、高硅氧布等对环境无污染或对身体无害的非石棉制品。

5 焊接热处理工艺

5.1 焊接热处理工艺文件的确定

5.1.1 焊接热处理工艺的关键参数,包括加热方法、加热时机、加热速率、恒温温度等应在焊接工艺评定中一并评定。

5.1.2 焊接热处理现场应结合实际焊件规格、施工条件编制焊接热处理工艺指导书或工艺卡,具体格式宜符合本规程附录A的规定。编制的焊接热处理工艺指导书或工艺卡的主要参数应在现场的首件焊接热处理工作中得到确认。

5 焊接热处理工艺

5.1 焊接热处理工艺文件的确定

5.1.1 焊接热处理工艺的关键参数,包括加热方法、加热时机、加热速率、恒温温度等应在焊接工艺评定中一并评定。

5.1.2 焊接热处理现场应结合实际焊件规格、施工条件编制焊接热处理工艺指导书或工艺卡,具体格式宜符合本规程附录A的规定。编制的焊接热处理工艺指导书或工艺卡的主要参数应在现场的首件焊接热处理工作中得到确认。

5.2 预热

5.2.1 预热可采用火焰加热、电加热等方法。但所采用的加热方法不应影响后续的焊接工作。

5.2.2 预热温度和道间温度应根据钢材的化学成分、接头的拘束状态、热输入大小、熔敷金属含氢量水平及所采用的焊接方法等综合因素确定或进行焊接试验。预热温度和道间温度的确定应符合下列规定:     1 钢结构用钢类别及预热应符合现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661的有关规定,常用结构钢材采用中等热输入焊接时,最低预热温度要求宜符合表5.2.2的规定。

表5.2.2 常用结构钢材最低预热温度要求(℃)

钢材类别

接头最厚部件的板厚 t (mm)

 t ≤20

20< t ≤40

40< t ≤60

60< t ≤80

 t >80

Ⅰa

40

50

80

20

60

80

100

20

60

80

100

120

Ⅳb

20

80

100

120

150

    注:1 焊接热输入约为15kJ/cm~25kJ/cm,当热输入每增大5kJ/cm时,预热温度可比表中温度降低20℃;         2 当采用非低氢焊接材料或焊接方法焊接时,预热温度应比表中规定的温度提高20℃;         3 当母材施焊处温度低于0℃时,应根据焊接作业环境、钢材牌号及板厚的具体情况将表中预热温度适当增加,且应在焊接过程中保持这一最低道间温度;         4 焊接接头板厚不同时,应按接头中较厚板的板厚选择最低预热温度和道间温度;         5 焊接接头材质不同时,应按接头中较高强度、较高碳当量的钢材选择最低预热温度;         6 本表不适用于供货状态为调质处理的钢材;控轧控冷(TMCP)钢最低预热温度可由试验确定;         7 “-”表示焊接环境在0℃以上时可不采取预热措施;         a 铸钢除外,Ⅰ类钢材中的铸钢预热温度宜参照Ⅱ类钢材的要求确定;         b 仅限于Ⅳ类钢材中的Q460、Q460GJ钢。          2 预热温度、道间温度也可采用本规程附录B规定的计算方法确定温度。     3 实际工程结构在确定预热温度时尚应符合下列规定:         1) 电渣焊和气电立焊在环境温度为0℃以上施焊时可不进行预热。         2) 应根据焊接接头热传导条件选择预热温度。当其他条件不变时,T形接头应比对接接头的预热温度高25℃~50℃。但T形接头两侧角焊缝同时施焊时应按对接接头确定预热温度。         3) 支管与主管进行焊接时,应按主管的规格进行预热。         4) 异种钢焊接时,所需的最低预热温度应按焊接性差或合金成份高的一侧母材选取。     4 在拘束度较大条件下施焊时,应在施焊的全过程进行温度检测,确保焊接接头的层间温度不低于最低预热温度。

5.2.3 预热加热宽度应符合下列规定:     1 预热的加热区域应在焊缝坡口两侧,宽度应大于焊件施焊处板厚的1.5倍,且不应小于100mm。     2 预热温度宜在焊件受热面的背面测量,测量点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处。     3 当采用火焰加热器预热时正面测温应在火焰离开后进行。

5.2.4 要求预热的焊件中途停焊,需恢复焊接时,焊前应重新预热。

5.3 后热

5.3.1 经焊接性评价,具有冷裂纹倾向的焊件,当焊接工作停止后,若不能立即进行焊后热处理,应进行后热。其加热宽度不应小于预热时的宽度。

5.3.2 消氢处理的加热温度应为250℃~350℃,保温时间应根据工件板厚按每25mm板厚不小于0.5h,且总保温时间不得小于1 h确定。达到保温时间后应缓冷至常温。

5.4 焊后热处理

5.4.1 焊后热处理时,应符合下列规定:     1 设计文件对焊后消除应力有要求时,根据构件的尺寸,工厂制作的焊接结构宜采用加热炉整体热处理,也可采用电加热器局部热处理对焊件消除应力;现场安装焊缝可采用火焰加热法、电加热法进行局部焊后热处理。     2 焊后热处理应符合现行行业标准《碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法》JB/T 6046的有关规定。当采用电加热对焊接构件进行局部消除应力热处理时,应符合下列规定:         1) 使用配有温度自动控制仪的加热设备,其加热、测温、控温应执行本规程第6章的相关条款规定。         2) 进行局部电加热热处理时,焊缝每侧加热区域的宽度应至少为焊件厚度的3倍,且不应小于200mm。         3) 对较长焊缝分段进行焊后热处理时,重叠部分不应少于300mm。         4) 加热板(带)以外构件两侧宜用保温材料适当覆盖。

5.4.2 焊后热处理工艺参数的选择,应根据产品有关的设计及制造规定、技术条件和工艺评定的结果,对焊后热处理的操作工艺予以具体规定,形成焊后热处理作业指导书。焊后热处理工艺参数应符合下列规定:     1 焊后热处理温度应符合下列规定:         1) 不应超过钢材的下临界转变温度ACl,推荐焊后热处理温度T=ACl-(30~50)℃。         2) 对调质钢,焊后热处理温度应低于调质处理时的回火温度。     2 常用钢种的焊后热处理工艺参数,可按本规程附录C选用。当为稳定结构尺寸而做的消除应力热处理时,保温时间必须根据较厚部件的厚度确定,且不得少于本规程附录C的规定。     3 焊件加热到400℃(特殊条件下为300℃)以上温度时,应控制加热速度。对于炉内热处理及局部焊后热处理,加热速度应满足下式要求,且最大不超过220℃/h:

    式中:R1——加热速度(℃/h);           δ——以mm为计量单位的母材厚度。     4 焊件在400℃(特殊条件下可为300℃)以上温度范围冷却时,应控制冷却速度。对于炉内热处理和局部焊后热处理,冷却速度应满足下式要求,且最大不超过275℃/h:

    式中:R2——冷却速度(℃/h)。400℃以下(特殊条件下可为300℃),可不控制冷却速度。     5 加热及冷却过程中,焊件各部位温差应控制在100℃以内。保温过程中,在规定的有效加热范围内,被加热焊件各处的最大温差不应超过50℃。

5.4.3 异种钢焊接接头进行热处理时,应按较低强度侧母材焊接热处理工艺要求进行。同时还应综合考虑接头两侧母材的性能。

5.4.4 焊缝局部返修,当原焊件有预热、焊后热处理要求时,应在返修中进行相应的预热,返修后应按规定进行焊后热处理,热处理的保温时间可按返修焊的要求确定。

6 焊接热处理工艺措施

6.1 温度测量

6.1.1 火焰加热宜采用红外测温仪测温。电加热宜采用热电偶、表面测温仪等测温方法。

6.1.2 热电偶测温应符合下列规定:     1 根据热电偶的作用,可将热电偶分为控温热电偶和监测热电偶。控温热电偶宜布置在焊件的温度最高点,监测热电偶可用来确保焊件均温区都达到工艺要求的温度。     2 热电偶应根据热处理的温度、仪表的型号、测温精度选择。热电偶的直径与长度应根据焊件的大小、加热宽度、固定方法选用。     3 热电偶的安装位置,应以保证侧、控温准确可靠、有代表性为原则。     4 当采用柔性陶瓷电阻加热器进行预热时,热电偶应布置在加热区以内。监测热电偶应尽可能靠近待焊坡口,必要时应用其他方法检测待焊坡口处的温度。     5 固定热电偶宜采用电容储能焊机焊接的方法或其他能保证热电偶热端与焊件接触良好的方法。热处理结束后应将热电偶点焊处打磨干净。     6 采用焊接方法固定热电偶时,应符合下列规定:         1) 同炉热处理多个焊件时,热电偶应布置在有代表性的焊接接头上,同时在其他焊件上应至少布置1个监测热电偶。         2) 柔性陶瓷电阻加热器加热时,简装式热电偶的热端应覆盖2mm~3mm的绝热遮挡层。         3) 感应加热时,热电偶的引出方向宜与感应线圈相垂直。         4) 储能焊机点焊热电偶时,两焊点的距离应小于6mm,2个热电极之间及其与焊件之间应相互保持绝缘。         5) 热电偶冷端温度不稳定时,必须使用补偿导线引出,必要时应采取补偿措施。热电偶与补偿导线的型号、极性、精度应匹配。     7 板件焊后热处理温度测点布置应符合下列规定:         1) 对于对接接头,控温热电偶应布置在焊缝上,监测热电偶应布置在均温区的边缘,距离焊缝1倍壁厚处,且不应超过50mm[图6.1.2-1(a)]。         2) 对于C形接头、T形接头、十字形接头,控温热电偶应布置在焊缝上,测温热电偶应布置在焊缝两侧各焊件均温区边缘[图6.1.2-1(b)、(c)、(d)]。

图6.1.2-1 板材焊后热处理温度测点布置示意图 1-表示监测热电偶;2-表示控温热电偶

    8 管件焊后热处理温度测点布置方式可按图6.1.2-2进行。焊缝1支,主管均温区边缘B、E断面2支,支管均温区边缘1支(SB为均温宽度)。

图6.1.2-2 管材焊接热电偶布置方式 1-监测热电偶;2-控温热电偶

6 焊接热处理工艺措施

6.1 温度测量

6.1.1 火焰加热宜采用红外测温仪测温。电加热宜采用热电偶、表面测温仪等测温方法。

6.1.2 热电偶测温应符合下列规定:     1 根据热电偶的作用,可将热电偶分为控温热电偶和监测热电偶。控温热电偶宜布置在焊件的温度最高点,监测热电偶可用来确保焊件均温区都达到工艺要求的温度。     2 热电偶应根据热处理的温度、仪表的型号、测温精度选择。热电偶的直径与长度应根据焊件的大小、加热宽度、固定方法选用。     3 热电偶的安装位置,应以保证侧、控温准确可靠、有代表性为原则。     4 当采用柔性陶瓷电阻加热器进行预热时,热电偶应布置在加热区以内。监测热电偶应尽可能靠近待焊坡口,必要时应用其他方法检测待焊坡口处的温度。     5 固定热电偶宜采用电容储能焊机焊接的方法或其他能保证热电偶热端与焊件接触良好的方法。热处理结束后应将热电偶点焊处打磨干净。     6 采用焊接方法固定热电偶时,应符合下列规定:         1) 同炉热处理多个焊件时,热电偶应布置在有代表性的焊接接头上,同时在其他焊件上应至少布置1个监测热电偶。         2) 柔性陶瓷电阻加热器加热时,简装式热电偶的热端应覆盖2mm~3mm的绝热遮挡层。         3) 感应加热时,热电偶的引出方向宜与感应线圈相垂直。         4) 储能焊机点焊热电偶时,两焊点的距离应小于6mm,2个热电极之间及其与焊件之间应相互保持绝缘。         5) 热电偶冷端温度不稳定时,必须使用补偿导线引出,必要时应采取补偿措施。热电偶与补偿导线的型号、极性、精度应匹配。     7 板件焊后热处理温度测点布置应符合下列规定:         1) 对于对接接头,控温热电偶应布置在焊缝上,监测热电偶应布置在均温区的边缘,距离焊缝1倍壁厚处,且不应超过50mm[图6.1.2-1(a)]。         2) 对于C形接头、T形接头、十字形接头,控温热电偶应布置在焊缝上,测温热电偶应布置在焊缝两侧各焊件均温区边缘[图6.1.2-1(b)、(c)、(d)]。

图6.1.2-1 板材焊后热处理温度测点布置示意图 1-表示监测热电偶;2-表示控温热电偶

    8 管件焊后热处理温度测点布置方式可按图6.1.2-2进行。焊缝1支,主管均温区边缘B、E断面2支,支管均温区边缘1支(SB为均温宽度)。

图6.1.2-2 管材焊接热电偶布置方式 1-监测热电偶;2-控温热电偶

6.2 加热装置的定制和安装

6.2.1 柔性陶瓷电阻加热器的安装应符合下列规定:     1 应根据焊接热处理构件的形状、尺寸、厚度定制合适的柔性陶瓷电阻加热器。加热器应有足够的加热功率,加热器的宽度应满足均温宽度的要求。     2 安装加热器时,应将焊件表面的焊瘤、焊渣、飞溅清理干净,使加热器与焊件表面贴紧,必要时,应制作专用夹具。加热器的布置宽度应比要求的加热区均温宽度每侧多出60mm~100mm。     3 对水平放置直径大于273mm的管道或大型部件进行焊后热处理时,宜采用上、下分区控制温度。     4 用一个测温点同时控制多个相同尺寸的焊接接头加热时,各焊接接头加热器的布置方式应相同,且保温层宽度和厚度也应尽可能相同。

6.2.2 感应线圈的安装应符合下列规定:     1 应根据焊件厚度或要求的加热工艺,选择合适的匝数与匝间距离,以满足加热宽度的要求。当匝数较多时,应适当调整线圈的匝间距,避免中间部位超温。     2 感应线圈安装时,应避免匝间短路以及在焊件上造成剩磁。

6.2.3 火焰加热工艺措施应符合下列规定:     1 使用多个喷嘴时或用焊炬进行加热时,宜对称布置,均匀加热。     2 火焰焰心至工件的距离应在10mm以上;喷嘴的移动速度应稳定,不得在一个位置长期停留。火焰加热时,应注意控制火焰的燃烧状况,防止金属的氧化或增碳。     3 火焰加热应以焊缝为中心,加热宽度应为焊缝两侧各外延不少于50mm。火焰加热的恒温时间应按每毫米焊件厚度保温1min计算。加热完毕,应立即使用干燥的保温材料进行保温。

6.3 保温宽度与厚度

6.3.1 保温宽度应比加热范围内的加热宽度每侧多100mm~200mm。

6.3.2 焊后热处理的保温厚度宜取40mm~60mm。感应加热时,可适当减小保温厚度。

7 焊接热处理质量检查及要求

7.0.1 应根据焊接热处理技术要求,编制质量检查项目及合格要求指标。

7.0.2 火焰加热方式焊接热处理的质量检查项目应包括下列内容:     1 喷嘴的型号和数量。     2 火焰焰心至工件的距离。     3 喷嘴的移动速度。     4 火焰的燃烧状况。     5 火焰的加热宽度、恒温时间。

7.0.3 电加热方式焊接热处理的质量检查项目应包括下列内容:     1 焊接热处理前的检查项目应包括下列内容:         1) 加热及测温设备、器具。         2) 加热装置的布置、温度控制分区。         3) 加热范围,保温层的宽度、厚度。         4) 温度测点的安装方法、位置和数量。         5) 设定的加热温度、恒温时间,升、降温速度等。     2 焊接热处理中的检查项目应包括下列内容:         1) 加热及测温设备、器具是否正常运行。         2) 各记录是否正常。     3 焊接热处理后的检查项目应包括下列内容:         1) 工艺参数在控制范围以内,并有自动记录曲线。         2) 热电偶无损坏、无位移。         3) 焊接热处理记录曲线与热处理工艺指导文件吻合度。     7.0.4 焊接热处理焊件外观质量检查,应符合下列规定:     1 焊件表面无裂纹,氧化色均匀。     2 焊接热处理后构件的变形在允许范围之内。

8 技术文件

8.0.1 焊接热处理施工必须有与焊接工艺评定参数相适应的现场热处理作业指导书或热处理工艺卡。焊接热处理工艺卡、统计表、操作记录格式应符合本规程附录A的规定。

8.0.2 焊接热处理的存档技术资料应包括下列内容:     1 焊接热处理作业指导书。     2 焊接热处理人员资质及作业登记表。     3 电加热时焊接热处理自动记录曲线。     4 焊接热处理前后的质量检查项目记录。     5 设备测试、校核报告。     6 焊接热处理质量检查报告。

附录A 焊接热处理工艺卡、统计表、操作记录格式

A.0.1 焊接热处理工艺卡的格式宜符合表A.0.1的规定。

表A.0.1 焊接热处理工艺卡

A.0.2 焊接热处理统计表的格式宜符合表A.0.2的规定。

表A.0.2 焊接热处理统计表

A.0.3 焊接热处理操作记录的格式宜符合表A.0.3的规定。

表A.0.3 焊接热处理操作记录

附录B 钢结构预热温度和道间温度的确定方法

B.0.1 钢结构预热温度和道间温度的确定应考虑扩散氢含量、钢材的化学成份和结构拘束度等影响焊接冷裂纹的重要因素。其敏感度指数分组宜符合表B.0.1-1的规定。三个拘束等级的最低预热和道间温度宜符合袁B.0.1-2的规定。

表B.0.1-1 以含氢量(H)和低碳微合金钢碳当量(Pcm)为函数的敏感度指数分组

敏感度指数分组

含氢量(H)

碳当量=Pcm

<0.18

<0.23

<0.28

<0.33

<0.38

H1

A

B

C

D

E

H2

B

C

D

E

F

H3

C

D

E

F

G

    注:1 ;         2 敏感度指数=12Pcm+log10H;         3 从A至G的域感度指数分组,按敏感度公式,包括了化学成份参数Pcm和氢含量(H)的组合作用;         4 H1-5;H21-10;H3-30,其中H1要求超低氢含量;H2为低氢含量;H3不控制含氢量;         5 A=3.0,B=3.1~3.5,C=3.6~4.0;D=4.1~4.5;F=4.6~5.0;F=5.1~5.5;G=5.6~7.0。

表B.0.1-2 三个拘束等级的最低预热和道间温度

最低预热温度和道间温度(℃)

拘束等级

厚度 (mm)

敏感度指数分组

A

B

C

D

E

F

G

简单对接、角接,焊缝能自由收缩

<10

<20

<20

<20

<20

60

140

150

10~20

<20

<20

20

60

100

140

150

20~38

<20

<20

20

80

110

140

150

38~75

20

20

40

95

120

140

150

>75

20

20

40

95

120

140

150

复杂节点或已施加限制收缩变形的措施

<10

<20

<20

<20

<20

70

140

160

10~20

<20

<20

20

80

115

145

160

20~38

20

20

80

110

140

150

160

38~75

20

80

110

130

150

150

160

>75

95

120

140

150

160

160

160

复杂节点或局部返修而使焊缝不能自由收缩

<10

<20

<20

20

40

110

150

160

10~20

<20

20

65

105

140

160

160

20~28

20

85

115

140

150

160

160

38~75

115

130

150

150

160

160

160

>75

115

130

150

150

160

160

160

    注:厚度取被焊件较厚的构件厚度。

附录C 钢结构常用钢种的焊后热处理温度与时间

表C 常用钢种的焊后热处理温度与时间

类别号

钢材牌号

保温温度范围 (℃)

根据厚度 t 推荐的最少保温时间

δ≤50mm

 t >50mm

Q195 Q235 Q275 Q295

550~600

1h/25mm,但不少于15min

2h+A,A为厚度超过50mm,每增加25mm保温时间需增加15min

Q345 Q370

Q390 Q420

600~650

Q460 Q460GJ Q460NH

650~700

1h/25mm,但不少于30min

2h+A,A为厚度超过50mm,每增加25mm保温时间需增加30min

    注:1 同一类别的不同母材不可任意选择焊后热处理工艺参数。为了确定合理的保温温度,必要时应进行适当的工艺评定;         2 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类钢的焊缝厚度不大于30mm;Ⅳ类钢的焊缝厚度不大于20mm时焊后热处理为非强制性的;         3 保温时间可按累积方法计算;         4 未包括在表中的材料的焊缝应按经评定的焊接工艺规程进行热处理。

本规程用词说明

1 为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:     1) 表示很严格,非这样做不可的:     正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;     2) 表示严格,在正常情况下均应这样做的:     正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;     3) 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:     正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;     4) 表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。      2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

    《钢结构焊接规范》GB 50661     《非金属基体红外辐射加热器通用技术条件》GB/T 4654     《绝热用硅酸铝棉及其制品》GB/T 16400     《热电偶 第1部分:分度表》GB/T 16839.1     《热电偶 第2部分:允差》GB/T 16839.2     《碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法》JB/T 6046     《工业热电偶技术条件》JB/T 9238     《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T 819

中国工程建设协会标准

钢结构焊接热处理技术规程

CECS 330:2013

条文说明

1 总则

1.0.1 近年来,国内钢结构工程发展迅速,钢结构在建筑工程中所占的份额越来越大。焊接作为钢结构构件的主要连接方式之一,其质量的优劣直接关系到整个建设工程的质量。对于焊接难度较大的场合,如钢材的碳当量高、节点复杂、拘束度大、钢板较厚或受力复杂的状态,焊接热处理能够改善焊接接头的性能。随着技术的发展和材料应用水平的提高,各方面对焊接热处理的要求越来越高、越来越细化。现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661等,已涵盖了一些钢结构焊接热处理的技术要求,但由于相关焊接规范的重点在焊接方面,对焊接热处理只能概括地提出一些工艺要求,不能满足工艺和技术方面的需要。因此,需要制订专门针对建筑钢结构现场焊接热处理的技术标准,为钢结构的焊接质量提供技术保障。本规程根据钢结构制作、安装过程中焊接热处理的实际情况,并参考《structural welding code——steel》AWS D1.1/D1.1M:2006、《热处理炉有效加热区测定方法》GB/T 9402、《钢结构焊接规范》GB 50661、《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T 819、《碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法》JB/T 6046、《热处理质量控制要求》JB/T 10175等国内外标准,对钢结构焊接热处理适用的钢种、热处理人员的资格、热处理设备及热处理工艺、具体技术措施、质量与控制等方面做出了具体规定,为钢结构焊接热处理工作提供依据。

1.0.2 本条明确了本规程适用于工业与民用建筑钢结构中有关碳钢、低合金结构钢焊件的热处理,对象是通过焊接的方法制作或连接的部件,因此非焊接件的热处理不在本规程的规定范围内。本规程不适用于没有实施焊接的部件的热处理,以及对焊件采用机械方法、振动方法、爆炸方法和超声波方法等其他非直接加热的方法进行的去应力处理。     所列的加热方法涉及固定专业加热炉加热和可移动的电阻加热器、感应加热器加热,是在室内和现场可以完成热处理工作的热源方式。

1.0.3 钢结构的焊接热处理过程使用的电加热设备、保温棉等往往是建筑工地火灾事故的起因,而且石棉制品是一种有害物质,会对环境造成污染,对人体造成伤害。因此,必须遵守国家现行安全技术和劳动保护等有关规定,同时也要考虑施工的经济效益,倡导节能减排。

1.0.4 本规程是有关钢结构制作和安装工程对焊接热处理要求的专用规程。因此,在工程焊接热处理中,除应按本规程规定执行外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语

2.0.1 在本规程中焊接热处理是一个比较宽泛的概念。按照本规程中的定义,只要因为焊接需要对焊件(包括待焊件)进行加热,均称为焊接热处理。它是在整个焊接过程(包括焊前预热)的某一阶段或焊后对焊件(全部或局部)进行加热、保温、冷却的一种工艺方法,包含了预热、后热、焊后热处理。当然,某一项焊接热处理工艺也许只能达到其中一项或几项目的。

2.0.2 预热的单独含义与国标定义的预热没有多大差别。但是,我们仍然称其为一种“焊接热处理”工艺。

2.0.3 后热的概念中,其目的主要是去氢处理。一般后热与焊前预热相配合才更有效。

2.0.4 焊后热处理的概念中,要求制定焊接热处理工艺规范的技术人员应掌握材料的相变温度ACl,这里的材料通常是指母材和焊缝熔敷金属。

3 基本规定

3.0.1 对实施钢结构焊接热处理的人员提出了资格方面的要求。热处理人员分为热处理技术人员和热处理操作工。热处理技术人员和热处理操作工应参加国家或其授权机构组织的培训、考核。热处理技术人员的主要职责包括以下几点:     1 熟悉相关标准,熟练掌握、严格执行本规程,组织热处理人员的业务学习。     2 负责编制焊接热处理施工方案、作业指导书等技术文件。     3 指导并监督热处理操作工的工作。     4 收集、汇总、整理焊接热处理资料。     热处理操作工的主要职责包括以下几点:     1 执行本规程,按焊接热处理施工方案、作业指导书、工艺卡进行施工。     2 记录热处理操作过程。     3 在热处理后进行自检。     考虑到目前行业的具体情况,对那些暂时没有取得热处理技术人员资格证的单位,其相应工作可由焊接技术人员代行职责。

3.0.2~3.0.4 选择焊接热处理应考虑下列因素:     1 材料的化学成分。     2 焊接工艺方法。     3 焊件的形状、结构和尺寸。     4 焊接接头所处的状态。     5 焊接工艺评定。     近年来钢结构设计图日趋复杂,钢结构体形多样化,这往往使节点复杂、焊缝密集甚至立体交叉,且板厚大、拘束度大,使焊缝不能自由收缩,导致冷裂纹的双向、三向焊接应力产生并且增大。国内新材料技术开发工作发展迅速,与之配套的焊接材料也得到了快速发展,热处理技术人员需要综合考虑各种因素来拟定焊接热处理工艺,并通过焊接工艺评定对热处理工艺给予确定。

3.0.5~3.0.9 这几条是对焊接热处理安全工作的一般规定。对有ISO 14000、OHSAS 18000要求的场合,这一要求更为严格和重要。

4 焊接热处理加热方法和设备

4.1 加热方法

4.1.1 本条规定了常用的焊接热处理加热方法:电加热法和火焰加热法。应根据焊件的实际情况进行选择并经过焊接工艺评定确定。

4.1.2 现行国家标准《热处理炉有效加热区测定方法》GB/T 9452-2012按加热炉有效加热区温度均匀性的要求,分为七类,类别越高,对设备要求越低。本规程控制和记录精度应按Ⅲ类设备要求。

4.1.3 “柔性陶瓷电阻加热器”是指带柔性陶瓷护套的电阻加热器。现场用于焊接预热或焊后热处理的所谓“远红外电加热”,其主要的“热”产生于电阻,依靠热辐射和热对流使热作用于工件,通过提高基体材料的热发射率增加了热能向辐射能的转化率。电感应加热是将工件置于有足够功率输出的通有一定频率交流电的感应线圈中,由于电磁感应而在工件中形成强大的感应电流(又称涡流),从而使工件加热的方法。电感应加热可分为高频、中频、工频感应加热,其中高频感应加热主要用于表面淬火,日前用于焊接热处理较多的是中频感应加热。

4.1.4 本条规定了火焰加热的具体要求。火焰加热时,由于加热质量受人为因素的影响大,要求操作人员具有能够通过工件的火色判断其温度的实际经验,并配以必要的测温仪器,制定专门的措施,避免局部或表面过热,保证加热质量。

4 焊接热处理加热方法和设备

4.1 加热方法

4.1.1 本条规定了常用的焊接热处理加热方法:电加热法和火焰加热法。应根据焊件的实际情况进行选择并经过焊接工艺评定确定。

4.1.2 现行国家标准《热处理炉有效加热区测定方法》GB/T 9452-2012按加热炉有效加热区温度均匀性的要求,分为七类,类别越高,对设备要求越低。本规程控制和记录精度应按Ⅲ类设备要求。

4.1.3 “柔性陶瓷电阻加热器”是指带柔性陶瓷护套的电阻加热器。现场用于焊接预热或焊后热处理的所谓“远红外电加热”,其主要的“热”产生于电阻,依靠热辐射和热对流使热作用于工件,通过提高基体材料的热发射率增加了热能向辐射能的转化率。电感应加热是将工件置于有足够功率输出的通有一定频率交流电的感应线圈中,由于电磁感应而在工件中形成强大的感应电流(又称涡流),从而使工件加热的方法。电感应加热可分为高频、中频、工频感应加热,其中高频感应加热主要用于表面淬火,日前用于焊接热处理较多的是中频感应加热。

4.1.4 本条规定了火焰加热的具体要求。火焰加热时,由于加热质量受人为因素的影响大,要求操作人员具有能够通过工件的火色判断其温度的实际经验,并配以必要的测温仪器,制定专门的措施,避免局部或表面过热,保证加热质量。

4.2 加热设备

4.2.1 加热设备的功率应能满足热处理升温、恒温等工艺要求,参数调节灵活,方便,通用性好,运行稳定、可靠,并满足安全要求。特别强调热处理设备要参数调节灵活,通用眭好,实际上希望设备生产厂家能够统一设备生产标准,配件互换性好。

4.2.2 对热处理设备控温精度提出要求,尤其是计算机温度控制系统,其显示装置需要有冷端温度自动补偿装置,并要求其显示温度应以自动记录仪显示的温度为准进行调整。

4.2.3 由于生产工艺的原因和生产水平的限制,同种规格的电阻加热器实际功率不可能完全相同。当同炉使用多片(根)加热器时,为保证对焊件单位面积有相同的加热功率,有必要对加热器进行筛选,选用加热功率尽可能相同的加热器为同一炉焊件加热,以保证其温度的均匀性。

4.2.4 目前,应用的中频感应加热设备使用的晶闸管变频电源,易于实现自动控制,能实现频率的自动跟踪。而感应器的匝数影响加热效率,多匝线圈一方面使磁力线密度增加,提高了加热效率;另一方面感抗增大,使输出功率降低。一般多匝感应器高度与直径之比应为3:5,超过此值,温度不均,中间部分温度偏高。

4.2.5 当火焰加热使用氧-乙炔加热时,应采用瓶装气体。在乙炔气瓶上应装设逆止阀,防止回火。

4.3 温度测量装置

4.3.1 根据加热方式和热处理温度的不同,温度测量可采用接触法或非接触法测温设备。

4.3.2 温度测量中,应能正确反映工件的真实温度,否则,温度未达到要求,起不到热处理作用;超温会导致材料及焊接接头性能的恶化。     目前的焊接热处理工艺,热电偶以K分度为主,选择铠装热电偶有两点好处:     1 可以避免热电偶在加热时直接被高温辐射。     2 避免热电偶与工件或加热器接触短路,影响测温准确。     新热电偶丝使用前应经过具有温度计量资质单位的检定并提供温度或热电势偏差值,设定温度时须将热电偶的偏差扣除。     热电偶在使用过程中会产生电动势的漂移,因此热电偶丝半年或累计使用200h需要重新进行检定。热电偶丝的使用温度和寿命与偶丝直径有关,偶丝粗使用寿命长,可靠性高,但灵敏度降低。偶丝直径一般以0.8mm左右为宜。

4.3.3 温度的准确测量与热电偶、补偿导线、温度控制和记录仪表组成的系统设计是否合理有很大的关系。

4.3.4 补偿导线分为延长型和补偿型两种。选用的补偿导线必须与热电偶丝相匹配。补偿导线的布置不应与供电线路缠绕在一起,以避免产生干扰。

4.3.5、4.3.6 热电偶丝、补偿导线必须与温度显示、记录仪表型号、极性相匹配。要求设备运行可靠,并按规定定期对仪表进行检定。

4.3.7 为保证焊接热处理测温准确、有效,焊接热处理中的计量器具应按规定周期进行校验,一般半年至一年校验一次。

4.4 焊接热处理用保温材料

4.4.1 保温层的隔热性能影响温度的分布,因此,推荐的保温材料的热阻R值不应小于0.35℃·m2/W。热阻可表示为保温层的导热性的倒数,即保温层的厚度与热导率之比。可以通过各种不同的保温材料类型和厚度组合来满足推荐的热阻值。

5 焊接热处理工艺

5.1 焊接热处理工艺文件的确定

5.1.1、5.1.2 评定即确定事先拟定好的工艺正确与否的工作。如前所述,焊接热处理工作是针对焊件进行的,其目的是保证焊接接头的质量,因此,焊接热处理工艺的评定应与焊接工艺评定同时进行。由于焊接工艺评定时的条件一般与现场实际条件有差距,本规程要求实际采用的热处理工艺(特别是热处理加热方法)应与评定内容相一致,以首件焊接热处理结果评价来确认焊接热处理工艺文件。

5 焊接热处理工艺

5.1 焊接热处理工艺文件的确定

5.1.1、5.1.2 评定即确定事先拟定好的工艺正确与否的工作。如前所述,焊接热处理工作是针对焊件进行的,其目的是保证焊接接头的质量,因此,焊接热处理工艺的评定应与焊接工艺评定同时进行。由于焊接工艺评定时的条件一般与现场实际条件有差距,本规程要求实际采用的热处理工艺(特别是热处理加热方法)应与评定内容相一致,以首件焊接热处理结果评价来确认焊接热处理工艺文件。

5.2 预热

5.2.1 现场的火焰加热一般使用焊炬进行加热,温度误差较大,温度均匀性也较差,所以应该限制在现场的局部(一部分焊缝含附近的母材)预热中使用;电加热则由于加热均匀、容易控制所以既适用于局部预热,也适用于整体(全部焊缝含附近的母材)预热。

5.2.2 确定焊件的预热温度时,应综合考虑下列几个因素:     1 钢材的焊接性。     2 焊件厚度、接头型式。     3 环境温度。     4 焊接材料的潜在含氢量和结构拘束度。     5 异种钢焊接时,预热温度的选择应根据合金成分高的一侧或焊接性差的一侧进行选择。     本规程不可能给出所有情况下的预热温度,在此提出确定预热温度所必须考虑的因素。本规程附录B给出确定钢结构预热温度和道间温度的方法,附录B中的表B.0.1-1、B.0.1-2引自美国《钢结构焊接规范》AWS D1.1。在计算预热温度时,综合考虑了引起冷裂纹产生的三大因素:化学成分、扩散氢含量、拘束度。当前,理论上一般以不产生裂纹来确定最低的预热温度,并有一些计算公式可供查询。这些公式都是在一定的实验条件下确定的,因此,应用公式时应注意其适用范围。

5.3 后热

5.3.1、5.3.2 后热只是一种临时性措施,不能将后热代替最终焊后热处理。对有冷裂纹倾向的钢,不论焊件是否焊接完成,只要停止焊接后不能立即进行焊后热处理,均应在焊接工作停止后立即后热。

5.4 焊后热处理

5.4.1 热处理的加热宽度与焊件厚度有关,并直接关系到焊件厚度上的温度均匀性。单面加热时,在加热器的两侧,因为焊件沿纵向散热,其温度逐渐降低,热分布断面大致呈三角形,为此,必须至少有1~1.5倍壁厚的均温宽度,方可保证工件均匀热透。均温宽度是靠一定的加热宽度来满足,加热宽度又是靠一定的加热器布置宽度来保证的。

5.4.2 本条是选择焊后热处理温度的基本原则。确定焊件焊后热处理的温度必须考虑母材和焊缝熔敷金属的临界转变温度ACl。对于异种钢焊接,则必须考虑两侧母材和焊接材料的焊缝焙敷金属的临界转变温度ACl。     升、降温速度直接关系到焊件厚度上各点间的温度均匀程度。温差的出现会造成热应力,严重时可能导致焊缝或热影响区的变形甚至开裂。而临界升温速度受最大允许应力的限制,焊件的最大应力取决于材料的成分、形状、尺寸、截面温差及所处的状态。所以,焊件的升降温速度对特定的材料,与焊件的形状和尺寸有关;对管件,则取决于其厚度,因此,相应的标准均以管壁厚度为依据计算热处理的升温速度。     除了规定最高升、降温速率外,也不能任意降低升温和降温速率,过于缓慢的升降温可能导致实际的等效热处理时间的延长。对有回火脆性和再热裂纹倾向的钢种,缓冷还可能导致回火脆性的出现,此时在特定的温度范围内需要快冷。

6 焊接热处理工艺措施

6.1温度测量

6.1.1 温度测量的准确与否关系到热处理工艺能否正确实施,必须引起高度重视。焊接热处理所采用的测温方法目前主要有热电偶、表面测温仪和红外测温仪测温,也有使用测温笔和表面温度贴片测温。

6.1.2 热电偶的合理布置是正确反映部件温度的前提,其安装应有代表性,能够反映出焊件的最高、最低温度。根据其作用,可以分为控温热电偶和监测热电偶。控温热电偶是为了控制对应的控温加热区的温度在设定范围之内。通常控温热电偶布置在相应控温区域中的温度最高处,当分区控制温度时,热电偶的布置还应与加热装置相对应。而监测热电偶主要是为了及时反映所关心区域内温度,温度梯度是否超出预定范围,同时可反映控温热电偶是否工作正常。通常测温热电偶布置在焊缝中心线,均温区的边缘,加热带的边缘。     当焊缝两侧的母材质量不同时,要注意其传热所导致的加热中心相对于均温带的偏移。     目前,热电偶的固定方法主要有储能点焊、不锈钢片焊压、螺母焊压、短铁丝焊压、铁丝捆扎等。本规程推荐采用储能点焊热电偶的方式固定热电偶。若采用其他方式,在使用时必须注意,对易淬火钢,采用任何焊压方式都是不允许的。采用焊压方式固定热电偶时,热处理后应将焊点打磨干净。当使用铁丝捆扎时,应注意保证热电偶的热端与焊件接触良好。安装热电偶时,应考虑抗干扰问题及对冷端温度的补偿问题。

6 焊接热处理工艺措施

6.1温度测量

6.1.1 温度测量的准确与否关系到热处理工艺能否正确实施,必须引起高度重视。焊接热处理所采用的测温方法目前主要有热电偶、表面测温仪和红外测温仪测温,也有使用测温笔和表面温度贴片测温。

6.1.2 热电偶的合理布置是正确反映部件温度的前提,其安装应有代表性,能够反映出焊件的最高、最低温度。根据其作用,可以分为控温热电偶和监测热电偶。控温热电偶是为了控制对应的控温加热区的温度在设定范围之内。通常控温热电偶布置在相应控温区域中的温度最高处,当分区控制温度时,热电偶的布置还应与加热装置相对应。而监测热电偶主要是为了及时反映所关心区域内温度,温度梯度是否超出预定范围,同时可反映控温热电偶是否工作正常。通常测温热电偶布置在焊缝中心线,均温区的边缘,加热带的边缘。     当焊缝两侧的母材质量不同时,要注意其传热所导致的加热中心相对于均温带的偏移。     目前,热电偶的固定方法主要有储能点焊、不锈钢片焊压、螺母焊压、短铁丝焊压、铁丝捆扎等。本规程推荐采用储能点焊热电偶的方式固定热电偶。若采用其他方式,在使用时必须注意,对易淬火钢,采用任何焊压方式都是不允许的。采用焊压方式固定热电偶时,热处理后应将焊点打磨干净。当使用铁丝捆扎时,应注意保证热电偶的热端与焊件接触良好。安装热电偶时,应考虑抗干扰问题及对冷端温度的补偿问题。

6.2 加热装置的定制和安装

6.2.1 柔性陶瓷电阻加热器安装时,对焊件表面的焊瘤、焊渣、飞溅进行清理,是为了防止加热器与焊件间短路造成破坏。     对水平放置的大直径管道或大型部件,在焊后热处理时,提出分区控温要求,是为了控制上下部位的温差。     当使用一个测温点同时控制多个焊接接头的加热时,由于不是对每个焊件都布置测温点,为保证温度一致,应对加热器的布置和保温宽度与厚度提出要求,避免不同焊件温度偏差太大。

6.2.2 规定了在安装感应线圈时必须注意采取的措施,防止匝间短路,避免剩磁。

6.2.3 规定了火焰加热时的具体要求。火焰加热时,由于加热质量受人为因素的影响大,要求操作人员能够具有通过工件的火色判断其温度的实际经验,并配以必要的测温仪器,制定专门的措施,避免局部或表面过热,保证加热质量。     火焰加热的宽度要求焊缝两侧各50mm以上,还给出了恒温时间计算方法。由于火焰加热原理与感应加热和远红外电加热均不相同,因而其恒温试件的计算方法也不太一样。因为火焰加热后,焊件温度比较高,若用潮湿的保温材料保温,将使焊件冷却速度很快,影响热处理效果,因此强调火焰加热时,必须使用干燥的保温材料。

6.3 保温宽度与厚度

6.3.1 热处理时要求有一定的保温宽度是为了减小整个加热段的温度梯度,提高加热效率,节约能源。要求保温宽度每侧比加热器的安装宽度增加不少于100mm,是为了进一步减小焊件散热,减小温度梯度。

6.3.2 本条推荐的保温厚度是针对满足本规程第4.4节规定的保温材料,使用其他保温材料时,保温厚度一般只要使保温层外温度低于60℃~80℃即可。感应加热适当减小保温层厚度,是为了减弱集肤效应的影响,有利于厚度方向温度的均匀性。

7 焊接热处理质量检查及要求

7.0.1~7.0.3 本章规定了焊接热处理的质量检查的内容和要求,包括热处理前,热处理后,以及对热处理质量的检查内容。施工单位可根据自己的特点,编制相应的焊接热处理质量检查表单。     由于里氏硬度计的测量方法所要求的条件在一般现场难以达到,本规程没有推荐采用。

8 技术文件

8.0.1、8.0.2 本规程要求编制焊接热处理作业指导书和工艺卡的依据是焊接工艺评定,并以此指导焊接热处理作业。要求热处理过程应有记录,热处理后应有汇总表,还规定了工程竣工后应移交的热处理资料内容。



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